基于Modelica的并联多通道系统流动不稳定性仿真研究

在核反应堆堆芯并联通道中,流动不稳定性会导致临界热流密度(CHF)明显下降或使堆芯燃料组件产生机械振荡,从而危及反应堆正常运行。为了解决该问题,在参考某高温高压汽水两相热工水力实验装置的基础上,基于NUMAP软件搭建了并联双通道系统模型进行流动不稳定性仿真研究。实验表明,当并联通道数分别为2、3、4时,通过仿真计算相同工况条件下并联多通道系统流动不稳定性边界,流动不稳定性边界计算误差不超过±5%,验证了存在多个并联加热通道时采用并联双通道结构即可获得其流动不稳定边界,证实了该软件对流动不稳定性现象的瞬态分析能力。

基于Modelica的船舶直流区域配电系统建模与仿真

直流区域配电网具有结构简单、可靠性高和线路损耗较小等优点,但其复杂的拓扑结构、多变的运行工况和结构的高度电力电子化等特点给其稳定运行带来了挑战。本文以船舶直流区域配电系统为研究对象,采用模块化建模方法,对船舶直流区域配电系统进行合理划分,基于多领域统一建模Modelica分区域建立了配电模型自下而上建立了直流变换电源模型、单相逆变电源模型、三相逆变电源模型等电力变换模型,构建了基于Modelica的某船舶直流区域配电系统模型。

PID控制的阀控缸系统的Modelica建模与仿真实现

针对PID控制的阀控缸系统基于Modelica语言在开源仿真环境OpenModelica中进行了建模和仿真。给出了一套完善的阀控缸系统的建模思路,且所建立的模型具有很好的模型复用性。通过与AMESIM中建立的相同系统在相同参数下的仿真结果进行对比。结果表明,二者仿真结果基本一致,验证了所建立模型的正确性。由于整套系统均在开源环境下建模并仿真,因此解决了在实际工程中仿真PID控制的阀控缸系统时由于商业软件价格昂贵而造成的仿真成本过高的问题。

基于Modelica的变工况下汽轮机蒸汽参数建模

汽轮机仿真模型能辅助研究汽轮机蒸汽参数在不同工况下的变化情况,为故障检测与诊断提供先验知识。基于物理机理建立了变工况下汽轮机蒸汽变化的数字仿真模型,对汽轮机变工况条件下的蒸汽参数变化趋势进行了分析。研究结果表明,基于物理机理建立的模型能够较为准确地预测汽轮机在不同工况下的性能表现,仿真模型的结果与实际情况相符,表明该模型具有较好的应用性和可靠性。研究结果对汽轮机的设计和优化具有一定的参考价值,同时也可为汽轮机的运行和维护提供一定的理论支持。

基于Modelica模型的供热系统动态热特性研究

针对集中供热管网系统级的快速建模和仿真要求,利用Modelica语言陈述式的建模方法对集中供热系统进行非因果建模,并基于Modelica模型对供热系统动态热特性进行分析。通过动态仿真平台MWorks,结合实际供暖运行数据对Modelica活塞流管道模型验证,结果显示实测值与模拟值平均相差约0.8℃,表明在热源温度频繁变动条件下模型能够满足供热系统动态仿真需求;并通过控制管道的管径、管长及单位管长热容量等不同变量,分析得出各变量对管道末端温度动态响应速度及响应时长的影响。

基于Modelica的交流伺服控制系统建模与仿真

永磁同步电机(PMSM)在交流伺服系统中应用十分广泛,其数学模型具有非线性、多变量、强耦合的特点。为提高建模与分析效率,并兼顾PMSM模型在复杂多领域系统中的通用性等问题,提出一种基于Modelica的交流伺服控制系统的建模方法。采用模块化建模与Modelica语言实现了PMSM的非因果建模,在MWORKS平台建立了伺服系统的仿真模型,并在位置控制、速度控制方面测试了3类典型工况。实验表明,所提方法跟随误差小、动态响应快,验证了建模方法和系统模型构建的正确性和合理性,为伺服控制系统和多领域建模与仿真技术的发展提供了新思路。

Modelica语言规范符合性测试验证方法研究

对Modelica语言规范符合性的测试验证进行了相关研究,提出一种涵盖词法、语法和语义规范符合性的测试验证方法,并在某建模仿真工具上进行了实践应用,验证了测试方法的可行性,能够指导开展Modelica语言规范性测试验证,发现潜在缺陷。旨在为工业软件产品研制方、测评机构等相关单位在进行Modelica语言规范符合性测试验证方案制定及具体实施时提供一定的参考,从而不断地完善软件研发周期中的测试工作,进一步地提升工业软件产品的可靠性与成熟度。

基于Modelica/Mworks的船用汽轮机主汽门性能仿真验证

基于面向对象的多领域统一建模开源规范Modelica/Mworks平台,通过研究船用汽轮机主汽门性能仿真数学模型,构建了针对船用汽轮机主汽门的图形化仿真模型,并开展了数据可视化仿真及验证。模型仿真结果表明,仿真模型具有良好的模块化特征和可重用性,能够正确地反映主汽门的全行程流量曲线等运行特性;充分验证了模型的有效性,为船用汽轮机主汽门和汽轮机整机仿真研究奠定了基础。

基于Modelica组件的批量生成系统

针对Modelica外部语言函数建模操作难度大、效率低,提出了基于Modelica组件的外部生成方法。结合动态库转换和mo文件描述方式实现将以动态库方式提供的外部函数制作成Modelica组件,通过生成新的动态库对原始动态库函数进行封装,实现编译器兼容和接口转换。实验表明,该方法便于计算机执行,代替人工,大大提高了转换效率,便于在Modelica仿真平台上进行跨语言的建模仿真。

基于Modelica的船舶电力推进系统仿真研究

船舶电力推进系统的仿真建模技术研究多集中于数学模型,对设备模型实际物理结构的关注不多。针对这一现状,本文基于Modelica建立了船舶电力推进系统推进装置部分的仿真模型,直接面向物理结构提出了一种基于dq坐标等效电路的Modelica六相永磁同步电机模型。基于所建立的推进装置模型,进行了系统及仿真验证,结果表明所建立模型较好地模拟了电力推进系统的运行状态,适合于系统工程中系统级的仿真验证。所建立模型在实际工程中更加易于在不同领域的设计人员中流通使用。

基于Modelica/MWroks的船舶电站控制系统建模与仿真研究

本文以船舶电站控制系统为研究对象,基于多领域统一建模Modelica/Mworks仿真验证平台搭建了船舶电站控制系统的仿真模型,得到了船舶电站控制系统中的同步发电机组的励磁电压,同步发电机输出电压,同步发电机转速和发电机组有功功率等重要曲线参数,为船舶电站控制系统的研究提供了模型基础。

基于Modelica的冷水机组建模仿真

针对传统冷水机组所建模型组件不可更换、模型可调参数少、模型通用性低的问题,采用Modelica语言和面向对象的建模思想建立了冷水机组的仿真模型。在Dymola软件中先分别建立了主要部件模型,将各个部件统一整合构成了冷水机组模型,模型具备真实机械的基础制冷功能。在参照真实机械某段时间的运行工况调整参数后,得到的运行数据对比真实机械的运行数据具备一定准确性;与传统模型相比,该模型在模块化、参数动态调整区间拥有更加广泛等优势。

基于Modelica的接触器振动性能分析

为研究接触器在振动环境下的失效机理,以某高压直流接触器为例,建立其四自由度振动系统的数学模型,并采用基于方程的Modelica语言进行求解。通过定义加速度放大系数及影响因素分析,发现随着垫片刚度的增大,加速度放大系数显著降低,产品耐振动性能显著提高。最后,在振动试验台上实测安装两种不同材质垫片时的加速度放大系数,与理论计算结果基本吻合。所得结论对产品抗振动设计具有实用价值。

基于Modelica/MWorks的船用汽轮机调节阀性能仿真验证

采用MWorks建模仿真平台对船用汽轮机调节阀进行建模与仿真验证研究,建立描述调节阀流量—阻力特性的数学模型和图形化仿真模型。经过仿真验证,得出主要结论如下:采用Modelica/MWorks平台可以有效建立颗粒度适宜的多学科多物理场耦合设备的图形化模型,且模型可重用性强,能够有效支撑汽轮机建模仿真;所建立的调节阀数学模型仿真计算效率较高,不同工况下流量曲线计算结果与设计数据趋势一致,各工况下其最大相对误差约为0.8%,能够真实反映调节阀的流动特性,准确地反映了调节阀的运行状态和规律。

基于Modelica语言构建列车纵向动力学仿真工具的方法

文章介绍了一种基于方程式求解的Modelica语言,对其特点和建模方式进行了阐述;采用该计算机语言,结合多体动力学理论构建了列车纵向动力学仿真分析工具。仿真分析结果表明,基于Modelica语言构建纵向动力学仿真工具的方法简便适用。

基于Modelica与Julia的气-热-电综合能源系统动态特性分析

综合能源系统实现了多种能流的综合管控与协同优化,是未来社会能源系统发展的必然趋势,研究综合能源系统动态特性对综合能源系统科学管理具有重要意义。目前,针对综合能源系统建模仿真的研究已取得很多有价值的成果,但对综合能源系统网络动态传输过程的模拟还存在诸多不足,尤其是特殊流动现象还无法得到很好的模拟。因此,以气—热—电综合能源系统为研究对象,采用模块化的建模方法,基于Modelica和Julia语言建立充分考虑网络动态特性的电—气—热综合能源系统模型,并对输气管道的快瞬变流、慢瞬变流特性以及传输过程的“水锤”“热惯性”等现象进行模拟验证。最后,对综合能源系统负荷变化时不同能流之间的动态响应情况进行仿真分析。结果表明,该方法对描述综合能源系统的网络动态特性以及不同能流之间的动态响应均有良好效果,研究结果可支撑综合能源系统运行优化及多主体在线能流分析等研究,为提高综合能源系统的科学管理能力提供依据。

基于Modelica的卷包车间生产物流建模与仿真研究

针对中烟工业企业卷包车间生产物流前期规划问题,基于Modelica语言对卷包车间生产设备和物流设备进行模型化表达和模块化封装,以逻辑关系类模型为核心,构建一套可重用、可扩展的适用于卷包车间生产物流的模型库。同时以某卷烟厂卷包车间两条产线改造升级为例,搭建了包括卷接机、装卸盘机、包装机以及相关托盘、自动导向车在内的产线级系统模型,研究了自动导向车参数、托盘配比对生产的影响,并给出优化参数,用于指导产线改造,避免系统性资源浪费风险,为后续工厂级多领域建模探索出一条道路。

一种基于Modelica语言的混合系统DEVS模型架构

Modelica语言采用微分方程描述系统,此外它还具备面向对象编程语言的特性,因此它不仅适用于连续系统的建模,还支持离散系统的模型架构。因此,可以将Modelica作为一种混合系统的建模语言。提出了一个Modelica语言描述的DEVS(Discrete EVent System specification离散事件系统规范)模型架构,并通过对模型的编译过程产生C++代码,获取了同时描述连续系统和离散系统建模的能力。最后给出了用Modelica语言描述的一个飞机导航控制连续-离散仿真系统的例子。

基于MODELICA的采摘机械手运动控制建模

多领域物理系统建模的Modelica语言适合求解常微分方程和微分代数方程,但对多变量函数的偏微分方程和分布式参数求解困难。针对水果采摘机械手运动控制的多变量函数和非线性的复杂不确定问题,采用基于Modelica的虚拟设计方法,提出用Laplace变换把多变量函数的偏微分方程转换成传递函数的算法,给出了机电运动控制的数学模型和耦合关系,设计机器人的本体结构模型,构建了机械手的DriveLib模型库。最后以机械手的单轴控制为例进行仿真,验证了模型的有效性,为机械手设计提供了理论依据。

基于Modelica语言的复杂机械系统统一建模平台研究

研究了基于Modelica语言的复杂机械系统统一建模平台MWorks的关键技术。在分析Modelica模型描述和Modelica标准库(MSL)结构的基础上,设计了基于Modelica语言的可视化建模系统框架,提出了基于有向无环图的MSL内存存储模式,提高了可视化建模速度;提出了基于实体句子匹配的快速图文切换算法;设计了基于句子的线性二叉树结构,实现了文本和图形编辑环境相统一的恢复操作。最后给出了MWorks系统的建模实例。