基于CAS法的核电工程异形水箱分布质量计算模型

对于形状复杂的大型核电工程储液结构,Housner弹簧-质量模型适用性较差,基于有限元法的流-固耦合数值分析模型复杂、计算和存储量大,难以满足工程设计要求。该文基于声学-结构耦合法(CAS)提出了一种兼顾精度和效率的分布质量模型,通过理论推导从CAS计算结果中剥离得到的器壁动水压强脉冲分量,进而提出器壁单元各节点位置的分布式脉冲附加质量计算公式,精确地考虑了储液容器的形状对液体晃动的影响,同时实现了流-固耦合分析的解耦,有效解决了复杂大型核电工程储液结构的动力分析的难题。以矩形刚性水箱为例,将该文模型的结果与Housner分布模型比较,验证了该模型的合理性和可靠性。针对顶部具有复杂形状水箱的AP1000安全壳结构进行地震动分析,将该文模型与精细的流-固耦合模型进行比较,结果显示:两种模型计算结果吻合性好,该文模型前处理简便且在计算时间效率具有明显优势。该文模型可为核电工程考虑结构-地基、流-固耦合的多因素耦合高效分析奠定基础。

利用Δ-分布模型法评估调查数据带有极端值的渔业生物的平均资源密度

海洋生物的空间分布具有不均匀性,从而造成底拖网调查数据频数分布显著偏斜。偶尔出现的极端值,会直接影响资源密度均值和方差的估计。作者根据东海区渔业资源监测调查数据库中资料,利用Δ-分布模型法和调查设计法分别估算了2005年夏季的太平洋褶柔鱼Todarodes pacificus、2007年春季的鳀鱼Engraulis japonicus以及2008年秋季的竹荚鱼Trachurus japonicus的平均资源密度。结果表明,利用Δ-分布模型法对3种鱼类资源密度均值的估算值均低于调查设计法,且Δ-分布模型法对资源密度均值进行估算时的标准误差也相对较小。因此,针对调查数据中出现极端值的情况,如果资源密度对数转换后服从正态分布,那么利用Δ-分布模型法对资源密度均值进行估算是一种稳健的评估方法,值得在渔业评估上进行推广。

用费米-狄拉克分布测定电子比荷

证明了费米-狄拉克分布的正确性,并测出灯丝材料的费米能级.实验证实了费米-狄拉克分布峰随阳极电压的升高而向右位移的结论,并利用费米-狄拉克分布的峰值位移测定电子的比荷.

NEE观测误差分布类型对陆地生态系统机理模型参数估计的影响--以长白山温带阔叶红松林为例

基于观测数据的陆地生态系统模型参数估计有助于提高模型的模拟和预测能力,降低模拟不确定性。在已有参数估计研究中,涡度相关技术测定的净生态系统碳交换量(NEE)数据的随机误差通常被假设为服从零均值的正态分布。然而近年来已有研究表明NEE数据的随机误差更服从双指数分布。为探讨NEE观测误差分布类型的不同选择对陆地生态系统机理模型参数估计以及碳通量模拟结果造成的差异,以长白山温带阔叶红松林为研究区域,采用马尔可夫链-蒙特卡罗方法,利用2003～2005年测定的NEE数据对陆地生态系统机理模型CEVSA2的敏感参数进行估计,对比分析了两种误差分布类型(正态分布和双指数分布)的参数估计结果以及碳通量模拟的差异。结果表明,基于正态观测误差模拟的总初级生产力和生态系统呼吸的年总量分别比基于双指数观测误差的模拟结果高61～86gCm-2a-1和107～116gCm-2a-1,导致前者模拟的NEE年总量较后者低29～47gCm-2a-1,特别在生长旺季期间有明显低估。在参数估计研究中,不能忽略观测误差的分布类型以及相应的目标函数的选择,它们的不合理设置可能对参数估计以及模拟结果产生较大影响。

不规则形状A301氨合成催化剂反应-扩散模型及实验验证

测定了不规则形状A30 1氨合成催化剂的形状系数和球化的当量直径及高压下本征动力学方程 ,采用SPSR法测定的曲折因子 ,建立了多组分单一反应等温球形A30 1氨合成催化剂内反应 -扩散一维模型 ,用正交配置法求解了模型 。

城市轨道交通客流预测方法

为了提高城市轨道交通客流预测的可靠性,对目前中国采用的预测方法进行了分析,建立了通勤出行的生成-分布共生模型来预测高峰小时的出行发生(吸引)及分布,并基于综合交通网络提出了方式划分与分配组合模型,以西安地铁3号线为例,进行了方式划分与路径分配的联合应用。结果表明:改进后的模型能有效地进行轨道交通客流预测;西安地铁3号线初、近、远期的全日客运量分别为39.00×104人次、74.76×104人次、106.08×104人次;初、近、远期的高峰小时单向最高断面流量分别为1.69×104人次、3.08×104人次、3.75×104人次。

室内气流分布的大涡模拟

准确地模拟室内气流分布对优化室内通风设计及预测舒适和健康的室内环境有着重要的意义。传统的室内气流分布的数值模拟大都采用k ε两方程湍流模型 ,该方法求解出的是流动变量的平均值 ,无法给出流场结构的详细信息 ,体现不出湍流流动的瞬时性的特点。本文采用大涡模拟 (LES)法求解室内气流分布 ,使用HSMAC法保证计算的稳定性和收敛性。通过对室内等温贴附射流和非等温受限射流两种类型的射流作用下的室内气流分布计算 ,以及导入k ε两方程湍流模型对计算结果进行比较与分析表明 。

一种基于负载率和设备检测信息的油浸式变压器故障率模型

为建立一种综合反映不可修复(老化)故障和可修复故障的油浸式变压器故障率模型,提出了通过搭建设备健康指数与设备期望寿命的关系,将健康指数作为参量引入到老化失效模型中,实现从老化发展和状态评估的角度共同表征故障率的新模型,即Arrhenius-Weibull-HI模型。在算例分析中,提出当历史数据完整时,采用Levenberg-Marquardt法拟合获取新模型的参数;当历史数据缺失设备检测信息时,可结合非序贯蒙特卡罗法求解待拟参数的近似解。算例所获得的拟合结果表明了新模型具备表征实际故障率的能力。

电子倍增CCD噪声参数的估计方法

为定量评价电子倍增CCD(EMCCD)图像噪声的大小,实现对EMCCD图像噪声参数的准确估计,研究了EMCCD的噪声分布模型及其参数估计方法。首先,讨论了EMCCD图像的噪声来源及其统计特性,由此建立了适于EMCCD的噪声分布模型。然后,提出了两种EMCCD噪声参数估计方法——矩估计法和高斯-牛顿法,采用Monte Carlo仿真验证其性能。仿真结果表明,矩估计法和高斯-牛顿法的平均相对误差和相对标准偏差均为10-2量级,估计精度较高,且高斯-牛顿法的估计精度要高于矩估计法。采集一系列无增益时积分时间为50 s的暗场图片和增益为50的本底图片,利用矩估计法和高斯-牛顿法分别估计出EMCCD的暗电流噪声、时钟感生电荷噪声和读出噪声,实验结果表明,估计值与EMCCD指标值一致,证明矩估计法和高斯-牛顿法能有效估计噪声参数且具有较高的精度。

势场中理想气体粒子分布规律

应用统计力学的方法,首先证明了玻耳兹曼分布律完全符合统计力学中麦克斯韦-玻耳兹曼统计法,说明了玻耳兹曼分布律与各种势场中的理想气体粒子存在的空间维数和遵从何种能谱无关。然后进一步推证了遵从玻色-爱因斯坦和费米-狄拉克统计法的理想气体粒子处在各种势场中按势能的分布规律,其结论为粒子数密度是势能的幂级数函数。并且应用计算机模拟仿真手段绘制出势场中理想玻色和费米气体粒子按势能分布向经典粒子按势能分布的过渡曲线。由此可以证明玻耳兹曼分布规律只是玻色和费米分布规律的一级近似,所以后者才是处在势场中理想气体粒子的一般性的分布规律。

运用kε模型模拟计算膜管内的二维湍流流动

运用k ε模型成功地建立了适用于微滤、超滤管式膜湍流流动的数学模型。对所建数学模型进行离散化处理,壁面条件采用了壁面函数法,在此基础上编制了模拟计算程序。用该模型模拟计算了不同渗透通量下管内二维速度分布和压强分布,模型的可行性和可靠性获得了验证。模型的建立为模拟计算膜管内的传质分离过程和预测通量奠定了基础。

基于自适应步长ADMM的电-气混联系统多时间尺度优化调度

随着微型燃气轮机和以其为基础的热电联供单元的大量配置,电力、天然气系统之间的联合优化调度越来越受到关注。针对电-气混联系统的优化调度问题,提出双层多时间尺度优化调度框架,考虑到各子系统间信息的不透明特性,上层基于日前预测数据和自适应步长交替方向乘子法(ADMM)建立以系统成本为目标函数的分布式日前优化调度模型;针对可再生能源和负荷的波动,下层基于短时预测数据建立以遵循日前调度方案为目标的实时调度模型。通过算例分析验证了所提电-气混联系统优化调度模型和框架的有效性。

微反应器中水层对Cu-Zn共沉淀过程的影响

探索了利用扩散反应的耦合制备更均匀的铜锌共沉淀物的方法。通过在微反应器中引入水层并调节水层占总流量的比例,制得了高催化活性的Cu/ZnO共沉淀催化剂。采用高倍电镜线扫(HRTEM/EDS)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)、N_2O化学反应法分析催化剂微结构的差异以及演变关系。结果显示,水层占比增加,初始沉淀物Cu-Zn分布更加均匀,陈化得到的前体中锌含量增大,焙烧得到的氧化物CuO和ZnO接触面积增加,相互作用力不断增强,最终提升了催化剂催化活性。通过模型数值分析发现,Zn~)2+_较快的扩散速率部分抵消了其反应速率慢导致的不均匀性;随着水层占比增加,形成均匀沉淀的扩散-反应动态平衡区域增加,产物中均匀沉淀物的比例得以提高。

轴承-转子系统动力学建模与振动响应分析

针对动力学建模过程中转子质量分配对轴承-转子系统振动响应的影响,提出了一种多盘转子质量分配方法,该方法通过将转子质量分配在多个转盘上模拟实际转子质量分配情况。首先基于能量法建立含有故障轴承的轴承-转子系统的动力学模型,使用龙格库塔(Runge-Kutta)方法求解动力学方程,得到模拟振动信号。然后再将转子质量分配给不同数量和位置的转盘,对轴承-转子系统的振动响应进行仿真研究,并在仿真结果中将驱动端的外圈故障信号与实验信号进行比较,验证了模型与方法的有效性。

单向拓扑下基于DMPC与改进APF的水面无人艇编队运动控制算法

多水面无人艇编队运动控制是多水面无人艇智能化的核心技术,也是当前研究的热点。重点讨论了编队部分成员无法获得编队平衡先验信息条件下的水面无人艇编队运动控制问题。首先,针对编队先验信息不平衡条件下无人艇编队保持困难的问题,将领航–跟随结构与分布式模型预测控制算法结合,通过设定通信优先级和单向拓扑结构,在分布式模型预测控制算法中引入假设状态空间和平衡状态空间,以实现部分跟随者无法获取编队平衡先验信息情况下的无人艇编队保持;其次,针对编队航行过程中障碍物规避安全性不足的问题,将改进的人工势场法与模型预测控制相结合,设计了无人艇自主避障控制器,提升了编队航行过程的安全性;最后,通过仿真平台对所提方案的可行性进行了验证。所提方法可以为进一步研究复杂环境下多水面无人艇编队运动控制提供参考。

底充胶固化模型研究

针对底充胶固化模型构建复杂的难题,提出了一种基于费米-狄拉克分布函数的底充胶固化模型。利用费米-狄拉克分布函数来描述底充胶固化过程中杨氏模量E和线膨胀系数αl随温度的变化规律,并借助有限元软件ANSYS,建立了由石英玻璃和底充胶两层材料构成的理论验证模型。模拟得到的边沿处法线方向位移和实测结果高度吻合。

联合搜索零序电压变化量的小电阻接地配电网故障测距

针对小电阻接地配电网单相故障后保护直接作用于跳闸,供电可靠性低的问题,提出一种基于零序电压变化量的故障测距方法。首先建立了考虑分布与集总参数相结合的配电线路故障分析模型,分析了零序电压沿线分布规律,推导了故障位置与故障区段首、末端零序电压、电流的关系,根据双端推算零序电压在故障点处差值最小原理来构建故障精确测距方程,采用进退-黄金分割法联合搜索求解故障距离。利用电磁暂态仿真软件搭建改进型IEEE34节点小电阻接地配电网故障仿真模型,同时在10 kV配电网真型故障试验平台进行验证。结果表明,所提方法测距精度高、定位速度快、鲁棒性强,具有良好的应用效果。

电-热综合能源系统概率潮流计算

电-热综合能源系统中风电及负荷的随机性给系统的安全运行带来了巨大的挑战。为准确获得输出变量的概率特性,提出了一种基于半不变量法的电-热综合能源系统概率潮流计算方法。首先,采用截断通用分布模型和有界正态分布分别拟合风电出力和负荷的随机波动曲线。其次,针对电-热综合能源系统中的随机性问题,提出广义半不变量法用以求解输出变量的概率特性。最后,在巴厘岛电-热综合能源系统中验证了所提方法的有效性和快速性。

异形大跨指廊屋盖脉动风压非高斯特性研究

基于刚性模型测压风洞试验,研究异形大跨屋盖的平均风压分布及脉动风压非高斯特征,分别采用高阶统计量法和柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫(Kolmogorov-Smirnov,K-S)检验法对脉动风压的非高斯特性进行判别并划分其分布区域,最后通过5种概率分布模型对非高斯脉动风压的概率分布进行拟合。结果表明:屋盖表面平均风压以负压分布为主,且负压极值多出现于屋脊或屋面转角的气流分离区;异形大跨屋盖脉动风压的非高斯特性显著,非高斯脉动风压主要出现在屋面迎风前缘、指廊背风侧和屋面转角处,相较于高阶统计量法,K-S检验法的划分结果集中度更好,规律性更强;通过相关系数和均方根误差评价拟合效果,5种概率分布模型中的Weibull模型对非高斯脉动风压概率分布的拟合效果最佳。