Dynamic Harmonic Domain Modelling of Space Vector Based SSSC

This paper presents analytical frequency domain method for harmonic modeling and evaluation of Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) based static synchronous series converter (SSSC). SVPWM is the best among all the PWM techniques. It gives a degree of freedom of space vector placement in a switching cycle. Dynamic modeling technique is used for space vector modulation (SVM) based voltage source converter that is adapted as a static synchronous series converter (SSSC) for harmonic analysis using dynamic harmonic domain. Performance of the SSSC is evaluated in dynamic harmonic domain simulation studies in MATLAB environment. The switching function spectra are necessary for harmonic transfer matrix which is calculated using Fourier series. This paper presents the analysis of harmonics for space vector based SSSC during steady state and dynamic condition.

S-CO_(2)箔片气体动压轴承静动态特性分析

以超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide, S-CO_(2))为介质的动力循环系统因其结构紧凑、效率高、能源清洁等优势受到广泛的关注。针对S-CO_(2)介质径向箔片气体动压轴承建立力学计算模型,通过物性数据库获取S-CO_(2)物性数据并基于反向传播(back propagation, BP)神经网络训练S-CO_(2)物性模型,与变黏度变密度的湍流气体润滑雷诺方程进行耦合。利用热平衡计算轴承气膜的平均温升,计算S-CO_(2)径向箔片气体动压轴承的静态特性并对程序进行验证。基于小扰动法计算动态刚度与阻尼系数,分析雷诺数、静态承载和轴承名义间隙对S-CO_(2)介质径向箔片轴承动态特性的影响规律。结果表明,利用神经网络训练获得的S-CO_(2)物性模型,获取到的不同温度与压力状态下的S-CO_(2)物性值可靠性相当高。适当增大局部雷诺数,减少名义间隙,提高静态载荷,可以获得更好的轴承动态性能。

不同主横梁建模方式对弧门静动力学模拟结果影响

针对弧形闸门有限元分析中采用不同建模方式易造成数值模拟结果差异性的问题,以贵州乌江沙沱水电站大型露顶式弧形闸门为例,从计算原理角度探究了主梁翼缘采用节点耦合法、厚度叠加法两种建模方式对闸门静动力学计算结果(三维非线性静力学、模态分析和瞬态动力学)的影响。通过对比分析发现:采用厚度叠加的简化方式增加了构件的刚度,对闸门静力复核不利;两种建模方式对闸门干湿模态下的振型和自振频率影响较小;采用节点耦合法获取的支臂垂向振动程度较厚度叠加法结果略大,支臂与主横梁连接处敏感区域的动应力较厚度叠加法结果明显增大。两种建模方式对闸门整体结构属性影响有限,对支臂与主横梁连接处等敏感区域进行计算复核时应尽量采用节点耦合法,使计算结果更偏于安全。

SpaceWire网络混合路由机制设计

针对星上系统总线多元性导致的星载网络接口和协议不能标准化的发展瓶颈,基于SpaceWire总线协议,通过将静态路由(时间触发)与动态路由(事件触发)机制结合,实现了控制数据和载荷数据共用网络。静态路由完全遵循SpaceWire-D协议,在保证确定性传输的同时,通过启发式调度算法首次实现了多时间窗并行调度,并提出利用最大公约数法设计时间窗,以提高网络吞吐量;动态路由通过对随机事件和载荷数据分配优先级,实现传输路径冲突时对紧急任务的优先处理。在OPENT中搭建网络系统仿真模型,对所提出的路由机制进行了仿真。实验结果表明,静态路由时段网络吞吐量较现有调度算法有明显提高,动态路由实现了紧急事件优先传输。

转子偏心对永磁同步电动机电磁力特性的影响

目的永磁同步电动机在变频供电下运行时,转子偏心将加剧电动机的电磁振动,并加大电动机电磁力特性的分析难度。为了研究永磁同步电动机转子偏心时的电磁力特性,方法提出一种快速电磁力特性解析分析方法,在建立电动机永磁体磁动势、定子绕组基波及谐波磁动势、气隙磁导函数的解析模型的基础上,构建电动机无偏心、静态偏心、动态偏心时径向电磁力的解析分析模型,并研究电动机电磁力的阶数成分、频率成分特征。结果经分析发现,与电动机不偏心时电磁力的阶数r和频率成分fk相比,电动机静态偏心、动态偏心时均会增加阶数为r±1和r±2的电磁力;电动机静态偏心时,新出现的电磁力的频率成分为f_(k);电动机动态偏心时,新出现的电磁力的频率成分为f_(k)±f_(1)/p,f_(k)±2f_(1)/p。搭建电动机本体和矢量控制电路结合的联合仿真模型,该模型能够反映电动机不同运行状态下绕组电感、永磁体磁链等参数的变化,利用该模型分别仿真分析电动机无偏心、静态偏心和动态偏心带载运行时径向电磁力的阶数成分、频率成分。仿真分析结果与解析分析结果相符,验证了本文解析分析方法的正确性。结论研究结果可为电磁振动的削弱、电动机故障的预测与诊断提供理论依据。

空间核电源热电转换技术研究综述

空间热电转换技术是空间核电源的关键技术之一,发电功率覆盖瓦级至兆瓦级,可满足各类航天任务对空间电源的需求,因此发展空间热电转换技术至关重要。从基本原理、国内外应用情况等方面梳理包括热电偶转换、热离子转换、碱金属转换、磁流体转换、热光伏转换、朗肯循环、斯特林循环和布雷顿循环在内的各种空间核电源热电转换技术研究进展,总结各种热电转换技术空间应用的技术难点,分析热电转换技术实现长寿命、免维护基本要求的研发方向,针对不同空间核电源的功率需求,提出热电转换技术主导方案。当空间核电源功率需求小于100 kWe时,建议采用热电偶转换或热离子转换等静态热电转换技术;当功率需求超过100 kWe时,应采用布雷顿循环等动态热电转换技术。

12R22.5全钢载重子午线轮胎的动力学仿真

对12R22.5全钢载重子午线轮胎进行静态、稳态和动态工况动力学仿真。对轮胎的橡胶材料进行单轴拉伸测试,并在仿真软件中对测试数据进行拟合,选用Yeoh模型作为橡胶材料本构模型;建立轮胎的二维和三维有限元模型,并进行静态工况仿真,在此基础上进行稳态和动态工况仿真。结果表明:在静态和稳态的部分工况中仿真精度较高,该仿真方法对于静态、稳态和动态工况是适用的。

基于径向基函数神经网络的空间漂浮机械臂装配控制

针对空间漂浮机械臂在轨装配中动力学模型失准、待装配模块质量特性未知情况下的精确控制问题,本文提出了一种基于径向基函数神经网络补偿控制的装配方法。给出空间漂浮装配机械臂的构型设计及动力学模型描述,设计了一种基于径向基函数神经网络原理的补偿控制率,进行了稳定性与收敛性分析,推导出基于径向基函数神经网络神经网络的空间漂浮基座机械臂装配控制自适应律。不同工况下的在轨装配仿真案例表明:基于径向基函数神经网络原理补偿的控制方法能够控制机械臂末端执行器在未知特性大负载作用下快速准确地跟踪期望轨迹,而不进行补偿时控制器性能下降严重、甚至失效。所提出装配控制方法具有较强的工程实用价值,能为未来空间装配任务提供有效借鉴。

基于场效应的能源规律与发展策略

随着“十四五”规划到来与“双碳”目标的提出,充分认识能源结构及其规律将对我国经济发展具有重要的指导意义。基于科技发展史研究,提出新观点来解析能源发展规律。新观点包括能源是由需求、认知与技术构成的动态框架并具有静态与动态双重属性;能源运动处于有边界层特征与能量属性的“约束空间”中并遵循“需求、知识与技术”形成的动态循环;运动过程具有场效应,人的需求是场源与驱动力,运动产生的能源交替是场能释放途径与社会进步特征。依据上述规律,结合国内外现状,提出建议来促进我国制定更完善的能源政策与发展策略。

露顶式弧形闸门静动态应力数值分析与试验验证

为了确保某水库溢洪道露顶式弧形闸门在各工况下稳定运行以及实现闸门的结构健康监测,结合相关标准分析弧形闸门的静动态应力及变形情况,对露顶式弧形闸门不同运行工况进行研究。采用有限元仿真的方法,分别运用静力学仿真和流固耦合仿真分析计算0~6.5 m水深及0~6 m开度工况下露顶式弧形闸门的应力变形情况;并在现场进行测量试验,在弧形闸门上布置应力传感器,测量在1.4 m水深下弧形闸门在静止和启闭过程的静动态应力。结果表明:弧形闸门面板等效应力值在闸门6.5 m水深下启门瞬间达到最大值,为148.71 MPa;弧形闸门除面板外其他部位等效应力在闸门开度为6 m时达到最大值,为207.63 MPa;弧形闸门主、次梁的总变形量均在闸门6.5 m水深下启门瞬间达到最大值,分别为8.46、8.65 mm。仿真分析结果和传感器测量结果两者的误差在20%以内。

基于动静态视觉景观评价的观景空间优化研究——以神木市杨家城遗址公园为例

遗址公园是城市公园的一种特殊形式,对追溯城市历史和宣传城市文化有着重要作用。视觉景观评价作为景观资源评定的有效方式,对挖掘潜在观景点、完善现有观景体系、提I升景观视觉感受,进而打造高质量遗址公园有着重要的指导意义。文章以神木市杨家城遗址公园为例,依托地理信息系统(GS),采用主客观、动静态结合的视觉景观评价方法,综合分析动静态两种不同观景状态下观景效果的变化,对相应观景空间的视觉景观资源进行定量化研究;采用美景度评价法(SBE)对数据分析结果进行主观感受校核,从而选取出潜在高质量的观景点,预判各路段现状的主景观和景观丰富程度等,并以此为基础提出公园景观系统的优化完善建议,进一步丰富游览者对遗址公园的游览体验并加深遗址公园的精神文化氛围。

化静为动——论《红楼梦》中“大观园”园林结构的描写技巧

曹雪芹在《红楼梦》中,形象而精确地描绘了一座具有旖旎风光的园林——大观园。在对园林结构的描写中,作者并不直接呈现大观园的整体形象,而是借浏览观光、四季变化、抄检事件三方面使之逐步浮现,显露真容。由此可以得出曹雪芹采用的描写技巧主要是“化静为动”即变“空间艺术”为“时间艺术”,从而使空间里的大观园进入文本,各个部分顺着时间次序出现发生,显示出生命力和魄力。

使用者视角下动态绿化暴露量影响因素研究--以深圳市福田中心区为例

许多研究已表明,工作场所的绿色环境对员工身心健康具有重要的促进意义,然而当前传统的以绿地率等为核心指标的静态绿地评估和规划方法,难以有效评估个体移动视角下的绿化暴露水平。在此背景下,基于使用者在工作场所周边日常绿地使用行为及其动态绿化暴露的量化分析,探索动态、实时的绿化暴露计算方法,挖掘静态绿化暴露量指标对不同主观行为特征的绿地使用者动态绿化暴露量的影响差异。结果显示,处在高度绿色环境工作场所的人也会保持更高的动态绿色接触,除此之外其每日总体动态绿化暴露量水平高低不仅受到静态绿色环境(绿地可达性、可获得性和可视性)的限制,同时也受到使用者绿地使用行为目的和出行时段偏好的影响。研究结果探索了基于使用者个体行为视角的绿化暴露量测算方法,为进行人本尺度下城市绿地的评估与优化提供参考。

径向-推力联合浮环动静压轴承动态特性试验研究

在径向-推力联合浮环动静压轴承理论计算和分析的基础上,设计制造了轴承试件及相关的试验装置,改制了试验台。采用静动法和激振法相结合首次测得了径向部分内外膜8个刚度系数和轴向部分2个刚度系数及径向部分总的4个阻尼系数和轴向部分的1个阻尼系数。根据试验数据绘制不同转速下各动特性系数随偏心率的变化曲线,并与理论计算结果进行比较,二者基本一致。

基于动态径向基函数代理模型的优化策略

针对飞行器多学科设计优化中传统的静态代理模型方法全局近似精度难以保证与计算效率较低的问题,提出一种基于动态径向基函数代理模型的优化策略。通过Maximin拉丁超方计算试验设计在设计空间中选择初始样本点,构造径向基函数代理模型,并通过全局优化算法对当前代理模型进行优化获得原优化问题的可能最优解,根据已知信息构造重点采样空间,在优化过程中逐步更新重点采样空间并在其内部增加样本点,并更新代理模型以提高代理模型在全局最优解附近的近似精度,直至优化迭代收敛。将本优化策略应用于数学测试算例和NASA减速器优化设计中,优化结果表明,使用本优化策略可以获得分析模型的全局最优解。与直接使用遗传算法相比,计算分析模型的次数减少了95%,相比于传统的静态径向基函数代理模型方法,计算分析模型的次数减少了50%。

紧凑型回旋加速器物理问题及调束技术

介绍了紧凑型回旋加速器CYCIAE-100的特点及设计过程中重点考虑的一些物理问题,如紧凑型直边扇磁铁结构的轴向聚焦、异性高频谐振腔的设计、空间电荷效应等。研究了该加速器的调束技术,包括调束方案、诊断设备布局及径向靶测量的束流信息、物理图像。CYCIAE-100的主磁铁设计中,为降低磁铁和高频腔的加工难度而采用直边扇形磁极,为解决直边扇形磁极在大半径处的轴向聚焦力下降的问题,采用变气隙技术,从而有效提高轴向聚焦力。采用自行开发的基于PIC技术的宏离子模拟程序OPAL-CYCL进行了空间电荷效应的研究,结果表明,CYCIAE-100的极限流强为10mA。

深孔弧形闸门静动力特性及流激振动

弧形闸门由于其启门力小、无门槽及运行操作方便等优点,在水工建筑物中得到广泛应用,但不少闸门由于结构设计、布置或运行操作不合理等原因,在运行中会发生强烈振动甚至结构破坏,影响闸门结构的运行安全,特别是高水头、有局部开启控泄要求的大跨度弧形闸门。通过水力学试验、三维有限元静动力分析和流激振动试验,系统研究了深孔弧形闸门的水力学特性、静动力特性、流激振动特性,揭示了闸门结构的流激振动共振现象,并针对分析过程中出现的应力、变形过大问题,提出了加强闸门结构强度和刚度的优化措施,确保其安全平稳运行。

骨内动态加载过程中瞬态流动电位的实验研究

选择板形骨试件 ,测试出缓冲液由试件上部流过下部时所产生的流动电位 .发现在瞬态时流动电位值与稳态时流动电位值之比为 5～ 7.5 ,分析认为 ,瞬态时流动电位的值决定于骨小管等微空间 ,稳态时流动电位由哈佛氏管产生 .

空间钢框架连续倒塌拟静力试验

为考察钢框架结构中一根框架柱失效后,剩余结构在倒塌过程中的受力和变形情况,采用MTS和千斤顶配合的方法对二层空间钢框架结构进行了拟静力试验。试验结果显示,在倒塌过程中,框架梁的受力方式从受弯为主向受拉为主转变,当竖向位移达到200mm时,失效区域部分框架梁全截面受拉;当竖向位移接近250mm时,梁柱连接节点处焊缝发生断裂。目前应用比较广泛的H型钢全焊接刚性连接节点延性不够好,在梁形成明显的悬链线效应之前即发生破坏。采用显式动力法以准静态的加载方式对试验过程进行了模拟,建议在对含有H型钢全焊接刚性连接节点的钢框架结构进行连续倒塌分析时,采用较精确的节点模型以真实反应节点的受力。

PAMAM对硅垢的抑制作用及其阻垢机理的MD模拟

以乙二胺、丙烯酸甲酯和甲醇为原料,合成不同代数的树状大分子聚酰胺—胺(PAMAM)作为硅垢阻垢剂,采用红外光谱和元素分析方法对产品进行表征,应用分子动力学模拟方法,研究PAMAM与硅酸分子之间的相互作用。结果表明:在pH为7,代数为G1.0,质量浓度为40 mg/L,作用时间为24 h时的静态防垢率为79.61%。阻垢效果最好的G1.0-PAMAM在阻垢过程中主要为吸附反应,由静电相互作用和氢键相互作用组成。该结果为研发更高效的阻垢剂提供参考。