考虑蓄电池Run-time等效模型的船舶直流应急电网短路电流计算

为计算直流应急电网不同故障类型下的短路电流,便于直流应急电网开关器件的型号以及相应的保护措施的选择,提出了一种考虑蓄电池Run-time等效模型的船舶直流应急电网短路电流计算方法。与传统蓄电池的Thevenin等效模型和PNGV(the partnership for a new generation of vehicles)等效模型相比,所提方法考虑了蓄电池容量衰减、温度、循环次数、存储时长、电流倍率、自身产热等多因素的影响,对蓄电池的故障等值电路进行了精确模拟。最后,利用实际的直流应急电网短路电流仿真和实验验证了所提方法的准确性,与Thevenin等效模型和PNGV等效模型相比,不同故障下蓄电池Run-time等效模型短路电流的计算误差更小。

罐式车辆液体晃动等效阻尼摆模型研究

【目标】针对当前罐式车辆液体晃动等效摆模型考虑阻尼影响不足的问题,研究罐式车辆的罐内液体晃动机理。【方法】将阻尼耗散机制与等效圆摆模型结合,基于拉格朗日方程构建了考虑阻尼效应的液体晃动等效圆摆模型,推导带有阻尼项的液体晃动等效摆运动方程,求解液体晃动冲击力和力矩,分析液体晃动对罐体冲击力和冲击力矩的阻尼衰减规律。【结论】(1)与现有等效摆模型对比,提出的模型可有效模拟液体晃动的衰减效果。(2)在充液比为0.5~0.6范围内,罐内液体晃动对罐体的冲击力和冲击力矩最大,此时罐内液体的侧向晃动导致罐式车辆侧翻风险最高。(3)在激励持续阶段,罐内液体晃动产生的冲击力主要与激励大小有关,与装载液体的阻尼特性关系不显著;在激励消散阶段,不同激励水平下的液体晃动力衰减系数在充液比0.7附近呈现趋同现象。(4)充液比高于0.7时,衰减系数随充液比的增加呈显著增大趋势,表明阻尼作用得到显著加强。【应用】考虑阻尼效应的等效摆模型更符合罐内液体晃动的实际情况,可为开展道路运输罐式车辆的液体侧向晃动以及侧翻预警控制研究提供支撑保障。

基于反应系数法的内嵌加肋管混凝土辐射地板等效热阻传热模型

为探究内嵌加肋管混凝土辐射地板在间歇运行工况下的热响应特性,根据其传热过程,采用反应系数法建立了内嵌加肋管混凝土辐射地板等效热阻传热模型,并通过模型的模拟值与实验值对比验证等效热阻传热模型的准确性。实验结果表明:利用无肋圆管等效内嵌加肋管混凝土辐射地板内部传热时,当温度离散间隔取0.5 h,上表面温度、核心层温度模拟值与实验值的相对误差均小于4%;蓄释热能力模拟值与实验值的相对误差均小于10%。该内嵌加肋管等效热阻传热模型具有较高的精度,能较好地再现内嵌加肋管混凝土辐射地板的动态传热过程。该研究通过反应系数法,用线性方程组对内嵌加肋管混凝土辐射地板的复杂传热过程进行描述,计算快捷,有助于内嵌加肋管混凝土辐射地板在工程上的应用推广。

基于改进等效电路模型的直流微电网大信号稳定性分析

对高阶非线性直流微电网进行简化建模是大信号稳定性分析的有效方法。传统简化模型主要关注LC滤波器和线路阻抗等参数,难以分析换流器控制参数的影响,所建立的判据存在难以准确反映直流微电网稳定域的问题。因此,该文提出直流电压下垂控制换流器的具备完整状态变量集的改进等效电路模型,相比于传统简化模型,能更准确地刻画系统低频响应特性。基于混合势理论推导了直流微电网大信号稳定判据及其稳定域,并结合LaSalle不变集定理得到能量指标,以反映系统稳定性变化趋势。建立的稳定判据可指导控制参数优化,且能拓展到多端直流微电网的大信号稳定性分析。在多场景下仿真验证了所提改进等效电路模型和大信号稳定判据的有效性。

一种基于ISBO算法的锂离子电池等效电路模型辨识方法研究

锂离子电池等效电路模型的参数辨识方法对模型精度有较大的影响。针对缎蓝园丁鸟优化SBO(satin bowerbird optimization)算法收敛精度低和收敛速度慢的问题,提出一种改进的缎蓝园丁鸟优化ISBO(improved satin bowerbird optimization)算法。采用惯性权重、柯西变异、高斯变异和贪婪选择策略来提高ISBO算法的收敛精度,并利用标准测试函数对其收敛性能进行验证。结合电池充放电数据,将提出的ISBO算法用于锂离子电池等效电路模型的参数辨识。实验结果表明,与SBO和自适应权重粒子群优化算法相比,ISBO算法参数辨识精度较高且辨识精度不受电池工况的影响。

基于等效模型的砖石古塔有限元模型修正方法

针对砖石古塔实体有限元模型节点众多导致修正效率低下问题,提出了一种将实体模型和杆系模型相结合的有限元模型快速修正方法。基于古塔结构的测试输出信号,使用随机子空间法识别了塔的自振频率。使用整体连续式方法建立了ABAQUS有限元模型,基于实测结果,使用萤火虫算法修正了塔的弹性模量、密度。修正后的有限元模型的计算结果与实测结果对比,能够较好吻合,说明修正后的模型可靠,可以作为后续抗震性能分析的基础。

基于振动分析的钢筋桁架混凝土楼板等效计算模型研究

利用数值模拟对钢筋桁架混凝土楼板进行振动特性分析时,建立实体模型较为繁琐,特别是针对大跨度楼盖结构,实体模型单元数目众多,给有限元分析带来困难。为了简化建模过程,采用刚度等效的原则提出了建立等效简易模型的新方法,分别建立了钢筋桁架混凝土单向板的各向同性等效模型和双向板的各向同性等效模型,将有限元模拟结果和楼板试验结果对比分析,验证等效模型的可行性。结果表明:两种模型求得的结果具有很好的一致性,各向同性等效模型能完全满足精度需求;使用各向同性等效模型求解所需的计算时间仅为三维实体模型的1%左右,大大节省计算资源和提高建模效率。

基于HPPC-FFRLS的锂电池等效模型参数在线辨识

目的为了实现锂离子动力电池的高精度状态监测与分析,方法针对锂离子动力电池二阶RC等效电路模型的参数在线辨识展开研究。搭建锂离子动力电池二阶RC等效电路模型;利用开路电压法与安-时积分算法相结合的方式进行电池荷电状态(SOC)评估;通过HPPC测试实验数据进行等效电路模型的离线参数辨识;以离线辨识结果作为系统状态初值,结合带遗忘因子的递推最小二乘算法(FFRLS)对锂离子动力电池二阶RC等效电路模型参数进行在线辨识;利用Simulink搭建电池状态监测和充放电控制仿真系统,对基于在线辨识参数的模型进行仿真测试;利用可编程电源和电子负载搭建实验平台。结果对比在线辨识参数的系统仿真输出、离线辨识参数的系统仿真输出和实验数据,结果表明:基于HPPC-FFRLS在线辨识的模型仿真输出的误差相对于HPPC实验法减小了50%;在线辨识策略克服了环境温度、电池老化、充放电倍率等因素对参数的影响;仿真初期系统波动明显减小,等效模型系统动态跟踪具有更高的精度,鲁棒性更好。结论基于HPPC-FFRLS的锂电池等效模型在线辨识保证了模型参数的有效性,简化运算量的同时提高了模型精度。

波形钢腹板工字梁的等效计算模型及稳定性分析

基于变形与应变能相等的原则,提出波形钢腹板工字梁的等效平直钢腹板计算模型。通过波形钢腹板直板段与斜板段应变分析,推导了波形钢腹板工字梁及等效计算模型的应变能,建立等效惯性矩与等效扇性惯性矩,利用平直钢腹板工字梁的临界荷载计算公式,对波形钢腹板工字梁进行稳定性分析。研究结果表明:该方法简单、便捷,对波形钢腹板工字梁的稳定分析准确、有效;建立的等效惯性矩与翘曲惯性矩仅取决于截面及波形钢板尺寸,不受工字梁的边界条件、跨径等因素的影响,具有良好的适应性。

煤矿井下金属结构等效储能模型耦合电磁波能量安全性分析

煤矿井下无线通信设备发射的电磁波能量可以被周围金属结构耦合吸收,这种现象存在点燃矿井内爆炸性气体的危险。现有针对井下金属结构耦合电磁波安全性研究只是对金属结构等效阻性模型耦合电磁波能量进行分析,缺乏对金属结构耦合电磁波能量在时间上积累的储能过程研究。针对上述问题,提出一种适用于金属结构耦合−积累−释放电磁波能量研究的等效储能结构模型,即金属结构等效容性储能模型与金属结构等效感性储能模型。首先通过低衰减度传输线模型,推导出发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离与接收端感应电压之间的关系。然后建立金属结构等效储能模型,推导出接收端参数与放电火花能量之间的数学关系式,分析了接收端参数对放电火花能量的影响。最后通过接收端感应电压与感应电压有效值的关系,推导出发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离与放电火花能量之间的数学关系式,分析了发射天线输出功率、发射天线与金属结构之间距离对放电火花能量的影响,并给出在其他参数确定情况下2种金属结构等效储能模型各自的理论参考安全点。仿真结果表明:①对于金属结构等效容性储能模型,放电火花能量随着等效储能电容、接收端感应电压有效值增大而增大,安全点向左偏移,对等效储能电容、接收端感应电压有效值的安全要求变得严苛。②放电火花能量随着发射天线功率增大而增大,随着发射天线与金属结构之间距离增大而减小,得到金属结构等效容性储能模型理论参考安全点。③对于金属结构等效感性储能模型,放电火花能量随着等效储能电感、接收端感应电压有效值增大而增大,安全点向左偏移,对等效储能电感、接收端感应电压有效值的安全要求变得严苛。④放电火花能量随着发射天线功率增大而增大,随着发射天线与金属结构之间距离增大而减小,得到金属结构等效感性储能模型理论参考安全点。⑤对比2种金属结构储能模型理论参考安全点,得到金属结构等效容性储能模型的危险性远大于金属结构等效感性储能模型的结论。

超高桥塔的气弹模型风洞试验及其等效静力风荷载

为研究超高桥塔的气弹模型风洞试验方法及其等效静力风荷载,根据某实际工程中的超高桥塔建立了有限元模型,进行了动力特性计算,进而设计了相应的气弹模型,并开展了风洞试验。在此基础上,开展了超高桥塔风致振动的非线性时程计算,并基于阵风荷载因子法,对比了以位移、内力和应力为单一目标的超高桥塔的等效静力风荷载。结果表明:斜风作用下的桥塔风致振动比较显著,其影响随着风速的增大而愈加明显;当风向角为75°~90°时,超高桥塔将在风速为35~50 m·s^(-1)的区间发生顺桥向的侧弯涡振,但幅值较小;基于应力的阵风荷载因子比基于位移或内力的阵风荷载因子更加稳定,这使得基于应力的等效静力风荷载要优于基于位移或内力的等效静力风荷载,比较适合于超高桥塔。

既有框架结构的新型等效简化动力模型构建方法

为了实现对长期服役后的结构在地震、风等动荷载作用下安全性和舒适性的评估,利用监/检测数据建立一个能准确反映实际建筑在地震、风等动荷载作用下动力响应的结构动力学模型至关重要。本文针对非常普遍的框架建筑结构,提出了一种基于少量移动传感器的框架结构等效简化动力学模型构建方法。首先,提出建筑结构等效简化模型构建的层间剪力等效原理,证明了以该原理构建的简化模型具备准确模拟实际建筑结构动力响应的能力。其次,推导了框架结构简化模型形式,并研究了简化模型参数特点。然后,提出了一种框架结构简化模型参数的迭代识别方法,实现了仅使用少量无线移动传感器的简化模型参数识别。最后,通过一个12层3跨钢框架结构数值模拟算例,研究了在不预知结构刚度退化的具体形式和仅使用少量移动加速度传感器的条件下,由本文所提方法构建的等效简化模型对实际框架结构在不同水平动荷载作用下结构动力响应的预测能力。数值试验结果表明,等效简化模型能准确模拟不同荷载工况下框架结构加速度和位移响应。因此,本文提出的框架结构等效简化模型构建方法将在评估既有框架结构在风、地震等动荷载作用下的结构安全性和舒适性方面具有重要的应用前景。

基于等效粗糙度模型的风电场尾流数值模拟方法

随着风电场规模的扩大和密度的增加,风电场整场的尾流效应也日益显著且备受关注。准确评估风电场尾流效应对于风电场的建设和开发具有重要的意义,但目前仍缺乏同时兼顾计算精度和效率的尾流计算方法。本文基于OpenFOAM平台中的雷诺时均方法,实现了风电场等效粗糙度模型和雷诺平均方法的嵌套。结果表明,该方法相较于工程中常用的Jensen尾流模型和尾流叠加模型,计算精度得到了大幅的提高,且因为其对于风电场建模简单,所需计算资源较少,是用在大型风电场的一种工程应用价值较高的下游尾流计算方法。

基于正交试验的土体动力等效线性模型参数敏感性分析

针对土体材料具有不均匀性的特点,动力参数存在一定的不确定性问题,基于正交试验法,以一堰塞坝为例,采用等效线性模型,对堰塞坝坝体竖向地震峰值加速度和竖向永久变形进行了等效线性模型参数的敏感性分析。结果表明:动力模型中参数k_(2)、n、λ_(max)对于坝体竖向地震峰值加速度的影响较大,其中k_(2)的敏感性最大,其次是n;参数k_(2)、k_(1)、λ_(max)对坝体竖向永久变形的影响较大,其中k_(2)的敏感性最大,其次是k_(1)。

非堆积型多颗粒阻尼器等效力学模型及其减振性能分析

为考虑颗粒群碰撞过程中时间效应对非堆积型多颗粒阻尼器(non-packed particle damper, NPPD)减振性能的影响,在现有考虑惯容的等效单颗粒力学模型(equivalent inertia single-particle model, EISM)研究基础上,提出了基于接触单元法的等效单颗粒力学模型(equivalent inertia single-particle model based on contact element method, EISM-CE),并基于Runge-Kutta算法建立了NPPD单自由度结构运动状态求解算法。设计进行附加NPPD单层钢框架结构振动台试验,探究不同填充率对结构顶层位移频响曲线的影响规律,提出了EISM-CE参数取值原则,进而进行力学模型试验验证及模型对比分析。在模型验证合理性基础上,基于EISM-CE依次进行了自由振动、简谐激励及记录强震动下减振性能及能量变化规律分析。研究结果表明,与现有EISM相比,提出的基于接触单元法的EISM-CE模型及参数取值原则更加合理有效。减振性能数值分析结果表明,不同激励下NPPD均具有较好的减振性能;考虑碰撞时间效应后EISM-CE与EISM对应减振性能及机理分析结果存在一定的差异。

基于稳态响应规律的双线性滞回模型等效参数研究

为了研究等效线性化方法的位移估算精度,以双线性滞回模型为分析模型,分析了非线性单自由度体系的自由振动过程,指出采用割线刚度法(R-H法)计算的等效参数与实际结果偏差较大,进而提出了一种简谐力作用下的等效参数计算方法。考虑了简谐激励的激励周期以及结构振动的位移峰值对计算结果的影响,通过数值分析对不同参数对应下的非线性体系进行等效线性化分析,验证了所提出的等效参数计算方法的有效性与准确性。结果表明,采用R-H法计算的等效刚度偏大,而改进方法能够合理估算非线性时程位移结果,其计算精度优于R-H法。

碾压混凝土诱导缝等效强度模型研究进展

院为分析碾压混凝土诱导缝的开裂状况,了解其等效强度的发展脉络及研究现状,文章分别从试验研究、理论研究、数值模拟等方面出发,对碾压混凝土诱导缝等效强度模型研究发展现状进行了分析,且总结了碾压混凝土诱导缝等效强度存在的理论和技术问题,并提出了下一步的研究重点。

基于等效模型的锂离子电池荷电状态估计算法综述

锂离子电池因具有高能量密度、长寿命等优点而被广泛应用于航空航天、新能源汽车等领域,其准确的电池荷电状态(SOC)估计对电池运行具有重要意义。近年来,基于电池等效模型的SOC估计方法因其估计准确、易于理解等优点被广泛应用。本文从电池等效模型分类、SOC估计算法以及影响SOC估计的因素三方面进行综述。首先,分析常见的电池模型类型及其特性;其次,梳理常用的基于电池模型的SOC估计技术;最后,提出影响SOC估计准确性的因素及可能的解决方法,以期对未来相关研究提供参考和借鉴。

分数一阶电路等效模型估计锂离子电池SOC

等效电路模型可用于对锂离子电池进行监控和管理,其精度与复杂性至关重要。选用整数一阶、整数二阶和分数一阶等3种电路模型对锂离子电池进行等效建模,采用基于遗忘因子的递推最小二乘(FFRLS)法辨识模型中的参数,并应用辨识所得的参数,通过扩展卡尔曼滤波算法估计荷电状态(SOC)。对比模型预测的端电压与真实端电压,以及估计所得SOC与真实SOC,发现整数一阶模型估计SOC的误差约为8%,整数二阶模型的误差约为7%,而分数一阶模型的误差仅约为1%。

基于等效机械模型的液舱-运动模拟平台系统动力学分析

液化石油气等液态燃料在运输过程中受运载工具运动状态变化的影响易产生晃动,液舱晃动引起的流体冲击载荷将威胁运载船舶及车辆的安全性,严重时会发生倾覆。运用运动模拟平台进行液舱晃动试验是目前的重要研究手段,文中基于等效机械模型方法对液舱-运动模拟装置的动力学进行了研究。首先,建立了在纵荡激励下矩形充液液舱的等效机械模型,并通过试验及仿真对等效机械模型进行验证。基于矩形液舱等效机械模型,联合Stewart并联机构,建立了液舱-运动模拟平台系统的动力学模型。通过与等质量无晃动系统进行对比,分析了晃动产生的流体载荷对运动模拟平台受载的影响。结果表明:激励频率对运动模拟平台受载有显著影响,在接近液舱固有频率的情况下,运动模拟平台所受载荷明显增大。该研究可为晃动模拟平台的承载能力校核、设计及控制提供参考。