Optimal Power Flow in Electrical Microgrids

This paper presents in the first place, the state of art relating to the methods to solve optimal power flows (OPF) and its application in electrical microgrids. Afterwards, a mathematical algorithm based on the gradient method is proposed for the application of OPF in a low power microgrid, in order to improve the voltages profiles and consequently reduce the active power losses. Finally, the proposed algorithm is implemented in a low power microgrid to demonstrate the effectiveness of the method.

智能完井系统液压控制管线特性分析

井内连续变化的地层温度会对智能完井系统液压控制管线内流体流动造成较大的影响.为了解决现有的连续方程、运动方程不能精确求解变温环境下液压管线内流体流动特性的问题,根据能量方程的定义,分析流体微元以及所采用的32号液压油特性,推导出一个特定形式的能量方程,再联立现有的连续方程、运动方程,得到一个新方程组,并利用特征线法(method of characteristics,MOC)结合MATLAB软件对新方程组进行计算求解.若干恒温条件与2种连续变温条件下的仿真结果显示,新方程组均比旧方程组求解精度高,验证了所推导的能量方程的合理性与准确性,证明其能用于恒温与变温环境下液压管线内流体流动问题的计算求解,进而推广至智能完井系统液压控制管线等问题的计算求解,对智能完井井下流量控制阀开启状态进行判断.研究结果可为智能完井系统液压控制等研究提供参考.

基于Daubechies小波尺度函数的炉膛空气动力场声学层析重建方法

声学层析测量是一种先进、有前景的炉内空气动力场非接触重建方法,其中可靠、优化的重建模型算法是关键。小波尺度函数包含所确定尺度以下所有信号频率信息,便于有效重构包含复杂频率成分的场对象,鉴于此,该文提出以小波尺度函数为基对待测空间场层析重建的方法。其采用具有紧支撑、正交特点的Daubechies小波以获得更好的场重建辨识度;对几何参数进行归一化处理以适应不同炉膛断面尺寸的场重建;采用梯度下降法求解线性方程组,得到稳定可靠的结果。通过构建不同典型仿真断面流场并重建,该方法均得到与原设定场良好的一致性,从而证明所提出场重建方法的有效性与可靠性。

低渗油藏启动压力梯度实验研究

20世纪初,低渗油藏相继投入开发,在评价油藏密封性和渗流规律等过程,都需要了解流体在多孔介质中渗流的启动压力梯度。常规测定启动压力梯度方法存在一定的局限性,作者使用“压差-流量法”和“压力平衡法”相结合的方法,对岩心样本进行实验,经过实验可同时得到拟启动压力梯度和最小启动压力梯度测试结果。与传统方法相比,此方法具有实验条件简单,实验过程易于控制,实验结果易于观察等特点,可作为压力梯度测试的新方法。

面向智能生产的分布式流水车间调度研究

为了使传统流水车间的调度模型更灵活和更智能化以适应不同生产环境,课题组提出了基于深度学习的分布式流水车间调度方法。通过学习和分析分布式车间系统中的大量数据,利用策略梯度方法在多次迭代优化后使目标得到近似最优解,获取了更智能、适应性更强的生产计划和调度策略;并通过实验和仿真进行验证。结果表明该方法能提高生产效率和资源利用率,并具有成本控制方面的潜力。该研究为制造业的分布式生产环境提供了一种先进的调度策略,为车间管理者提供更准确、更智能的决策参考。

Bose-Einstein凝聚态基态解的加权数值方法及稳定性分析

构造加权法离散归一化梯度流,求解玻色-爱因斯坦凝聚态(Bose-Einstein condensate, BEC)的基态解,整合和扩充了离散归一化梯度流的经典有限差分法。同时,结合冯·诺伊曼(von Neumann)条件和冻结系数法证明了不同加权因子下数值格式的稳定性条件。从局部截断误差大小来看,加权法的最优加权因子为1/2。数值实验验证了加权法的稳定性条件,表明加权法可有效求解基态,且在求解过程中能量随时间演化呈递减趋势。另外,当加权因子取值为1/3时,数值结果展示对应数值格式在空间方向具有二阶收敛性。

一种井筒液面位置准确识别与分析方法

传统通过深度-压力关系图确定井筒液面位置的方法,当遇到压力不稳定、流体密度不均匀、测点少等情况时存在精度不够或无法计算的问题。提出了依靠试井手段,在测取全井筒多点压力、温度的基础上,先根据全部井段压力温度梯度判断液面所在井段,再利用液面上下的实测点的压力和压力梯度计算液面位置的补充算法。当上部的气柱只有一个测点或者根本没有测点而无法进行线性回归的情况下,传统算法无法计算液面的位置,因液面附近的流体性质与液面上下实测点的流体性质最为接近,此方法提高了液面计算的准确度。经SQ储气库S4-1等多口井成功应用,计算结果符合生产实际情况。该方法提高了井筒内流体密度不均匀条件下液面位置的计算精度,是传统液面位置计算的有效补充。

低渗透砂岩油藏渗流启动压力梯度实验研究

实验测定了3个不同渗透率级别的低渗透砂岩油藏样品的非达西渗流曲线,采用“毛细管平衡法”与传统的“压差-流量法”相结合,保证了非达西渗流曲线的完整性。在每块实验样品的平均渗流速度与单位黏度的驱替压力梯度的关系坐标中,利用二次函数拟合实验数据点,通过二次函数曲线切线的斜率和截距的变化来描述低速非达西渗流中岩心渗透率和启动压力梯度的变化,探讨了启动压力梯度与空气渗透率、流体黏度、驱替压力梯度的关系以及低速非达西渗流段的渗透率变化与空气渗透率和单位黏度的驱替压力梯度的关系,并回归得到了经验公式。根据“毛细管平衡法”测定的最小驱替压力梯度和“切线斜率法”确定的非线性渗流段最大驱替压力梯度绘制了流态判定应用图版。图5表1参5（吕成远摘）

一种求解不可压N-S方程的非结构化网格方法

将Date压力修正算法推广到非结构化网格中来处理压力与速度的耦合,用具有二阶精度的迎风最小二乘格式离散对流项,用梯度投影法离散扩散项,得到了一种在非结构化网格上求解N-S方程的同位网格法.它充分利用了单元梯度,避免了利用顶点信息计算交叉扩散通量的麻烦,所有界面速度都采用线性插值,克服了Rhie＆Chow动量插值法的缺点.算例表明,该算法精度较高且健壮稳定,收敛特性也比较好.

二线能坡法流量测验方法探讨

介绍了二线能坡法流量测验方法、基本原理以及相关参数的计算方法;以湖北省高坝洲水文站二线能坡法测流应用为实例,通过水文缆道实测流量成果对比统计分析误差,表明二线能坡法流量测验的各项误差指标均符合规范允许指标。采用能坡法在线测流系统,是解决水流条件复杂或受涉水工程严重影响的河(渠)流量测验理想途径之一。

一种测试油气藏岩石启动压力梯度的优化方法

瞬间动用法和两端压力平衡法测定最小启动压力梯度,耗时都较长,且数据准确度不高。"压差-流量法"测试拟启动压力梯度,在定围压模式下的测试结果会偏大。基于上述分析,设计出了一体化实验流程,并制定出"非稳态动用-压力平衡法",优选出"压差-流量法"最佳实现方式。该流程通过采用精密设备来保证测试数据的精确度,且适用各种渗透率范围岩心的测试。通过将本方法应用于吐哈油田岩心测试,测定结果符合预期,可以将该方法推广到实验室测量中。

旋转离心叶轮内湍流的非结构化网格数值计算

给出了同位非结构化网格数值求解旋转离心叶轮内湍流流场的ＳＩＭＰＬＥ算法。网格划分采用改进的阵面推进法。控制方程采用通用的对流扩散方程并利用有限控制容积法离散。湍流模型采用标准的ｋ－ε模型。形成的代数方程组用带有预条件器的共轭梯度平方法（ＣＧＳ）求解。最后利用所给出的算法对一实验用的旋转离心叶轮进行计算。计算结果和实验数据基本相符，说明该算法合理，编程正确，可作为流场预测的理论工具。

低渗透油藏中不同压裂注采井网非稳态产量计算分析

在井网压裂基础上进行注水,可以有效改善流场,增大泄油面积,是开发低渗透油藏的重要手段。快速准确预测低渗透油藏注水开发产量可以为开发优化设计奠定基础,但低渗透油藏注水开发呈现非稳态、非线性渗流特征,基于达西定律形成的油藏工程方法并不适用。本次研究通过流场分析,来划分等效流动单元,并在此基础上考虑了油水两相渗流启动压力梯度,采用流线积分法建立了不同压裂注采井网的水驱非稳态产量解析计算方法。与物理模拟及数值模拟相比,计算方法更简单,计算速度更快,可以为低渗透油藏压裂注采方式优选及注水开发对策制定提供手段。采用本方法计算并剖析了启动压力梯度、压裂注采方式及裂缝长度对油井生产动态的影响,结果表明:启动压力梯度增大了渗流阻力,与不考虑启动压力梯度相比,油井产量更低;受流动单元控制,不同压裂注采方式的增产效果及见水时间完全不同,同时压裂注采方式的增产效果最好,能够增产3.1倍,但见水时间仅为24个月;随着压裂缝长增加,油井产量越高,但当缝长超过最佳长度,增油效果不明显。

垂直管流中的气液两相流压力计算

目的解决深井气举采油过程中不同流动型态的压力梯度、持液率、混合物密度对气举井设计和运行影响的问题。方法假设井简相关过程参数,采用阻力系数法计算油、气、水混合物的压力沿井筒的分布规律,进而预测某一深度处的压力。结果得出两相流体在井筒中密度的变化规律、水头损失和井筒中不同深度处两相流体的压力梯度。结论阻力系数法是一种较简单方便的计算垂直管流某一深度压力的方法,对于油气井的优化设计、稳产高产及测试技术的精确性具有重要的现实意义。

基于PC集群并行CFD算法实现

计算机与数值计算技术的迅猛发展催生了计算流体力学这门交叉学科.单机性能的提高使得计算流体力学得到迅速推广,成为一般工业过程基本设计分析工具.然而对于流动机理的细节研究以及工业应用大规模设计计算问题,PC机几乎无能为力.因此,尝试进行并行计算具有重要意义.提出了一套基于PC集群和消息传递界面的并行CFD算法,用高性能PC机组建计算网络来提供大型计算能力;搭建了一套双节点的集群系统,并设计了SPMD并行CFD计算程序,同时实现了计算域自动分解及子区的重新编号,结果重构和输出.对典型的后台阶流动进行计算以此来验证算法的正确性,计算结果表明:结果与顶级商业软件Fluent串行计算结果吻合较好.对不同长宽比和网格数目的后台阶流动进行了并行计算,计算结果显示该算法具有较高的并行效率.

结合模糊C均值聚类和曲线演化的心脏MRI图像分割

提出了结合模糊C均值聚类和曲线演化的MRT图像分割算法。由于心脏的变形和血液的流动,MRI图像中出现了弱边界、局部梯度极大值区域、伪影等现象。分析了使用水平集方法分割此类图像时出现的问题,提出了两阶段分割算法:结合先验知识和直方图,对心脏MRI图像进行模糊C均值聚类,再根据聚类的结果定义窄带中像素点的速度函数,通过曲线演化获取左心室的粗边界;然后使用梯度向量流构造另一速度函数对边界进行细化。心脏MRI图像的分割实验证明了算法的有效性。

一种优化梯度计算的改进HS光流算法

HS(Horn&Schunck)方法是光流计算中的经典方法之一。在经典HS方法中,图像中两点间的灰度变化被假定为线性的,而实际上灰度变化是非线性的。因此,在HS算法中最小均方差迭代的最终收敛点会产生偏移,从而导致光流计算结果的不准确。为此,详细分析了灰度估计不准确造成的偏差,提出了一种改进HS算法。实验部分给出了改进算法和其他经典光流计算方法的计算结果比较。实验结果表明,改进HS算法可以得到较好的计算结果,并能明显减少光流计算的迭代次数。

天然气启动压力梯度实验研究

通过大量的实验证明,气体通过多孔介质时存在低速非达西现象。利用设计的"气泡"法实验,测试出了岩心在一定含水饱和度下的气驱启动压力梯度,并对一系列压力梯度下的流量进行了测试,给出了压力梯度平方差与流量的关系趋势,并且绘制了启动压力梯度与渗透率的关系曲线。最后对不同含水饱和度下的启动压力梯度测试结果进行分析,得出了启动压力梯度随饱和度变化的两种关系曲线。

低渗透多孔介质非达西渗流动边界界面追踪

基于低渗透多孔介质非达西不稳定渗流的动边界数学模型,推导动边界移动速度的微分表达式,揭示动边界移动速度与动边界上地层压力关于径向距离的二次导数成正比;由此利用拉格朗日三点插值公式求得动边界附近控制方程的有限差分格式,并对下一时刻动边界的精确位置进行追踪.有限差分方法的数值结果表明界面追踪法可较好地反映低渗透多孔介质非达西不稳定渗流动边界的移动规律.

螺旋管道内幂律流体流动数值模拟

螺旋管道可作为聚合物溶液的分层配注器。根据螺旋管道内聚合物溶液的流动特征,建立了正交螺旋坐标系下Navier-Stokes方程。通过无因次分析,得到了螺旋管道内充分发展幂律流体流动的控制方程组。采用有限容积法,研究了圆截面螺旋管道内幂律流体的流动规律;采用三角形网格进行了数值计算。讨论了曲率和挠度对二次流动、流函数等值线和轴向速度的影响,研究了不同曲率和挠度螺旋管道内流量与压力梯度之间的关系。在相同流量下,螺旋管挠度和曲率越大,压力梯度越大;挠度和曲率相同的螺旋管流量越大,压力梯度越大。