海上高温气藏CO_(2)羽流地热系统注采参数影响规律

CO_(2)羽流地热系统(CO_(2) plume geothermal system,CPGS)在减少碳排放、推动地热开发方面发挥重要作用。目前的研究主要集中在高温咸水层或废弃高温油藏,针对海上高温枯竭气藏储层的井筒-储层耦合研究较少。以莺歌海盆地黄流组高温气藏为研究对象,利用COMSOL软件构建了理想的井筒-储层耦合CPGS模型,分析了CPGS运行过程中热能传输规律,并对注采参数进行了敏感性研究。模拟结果表明:过大的注采流量会导致温度下降加快,建议在不同阶段调整注入流量。缩短注采井距会加快热突破,适当增加井间距可以延长系统寿命。注入温度对采热影响较小,提高注入温度可增加出口温度但减少取热功率,在开发中需要平衡这两个因素。

软弱围岩浅埋大断面公路隧道支护结构参数比选

以乐汉高速为工程背景,借助有限元软件MIDAS分别构建地层结构模型和荷载结构模型,研究不同支护参数下隧道围岩变形及结构受力特征,结合结构安全系数,比选出隧道最为合理的支护体系。研究结果表明,不同初支厚度下结构受力均呈现边墙>拱腰>拱顶的分布规律,围岩变形呈现仰拱>拱顶>拱腰>边墙的分布规律,随着初支厚度的增加,结构受力及围岩变形均逐渐降低,但跌幅较小,在15 cm厚初喷C25支护下结构受力及围岩变形均满足工程要求。对于软岩浅埋公路隧道,结构安全系数最小值位于隧道拱顶,且随衬砌厚度增加而逐渐提高,采用45 cm,55 cm,65 cm厚C30钢筋混凝土结构安全系数及裂隙宽度均满足规范要求,为了节省经济,减少工程投资,二衬可选择45 cm厚C30钢筋混凝土。

中深层地埋管地热供热系统长期取热性能评价与经济性分析

使用开源数值模拟软件OpenGeoSys建立了中深层地埋管换热器三维数值模型,探究了不同钻井深度下的中深层地埋管换热器长期取热性能并进行了系统经济性分析。结果表明:随着中深层套管式地埋管换热器钻井深度的增加,其取热能力明显提升,但与此同时初投资与运行成本也将增加;综合考虑系统初投资及耦合热泵和循环水泵运行成本,在给定参数条件下,钻井深度为2600 m的中深层地埋管地热供热系统具有最低的平均能源成本,系统投资回收期为10 a左右。

Optimal measurement locations for diagnosis of aortic abnormalities in a lumped-parameter model of the systemic circulation using sensitivity analysis

The basic theme of this work is to identify the optimal measurement locations for pres- sure and flow in the systemic circulation to detect aortic stenoses and aneurysms in early stages of a disease. For this purpose, a linear elastic lumped parameter model of the fluid dynamical simulator, major arterial cardiovascular simulator （MACSim）, is considered and global sensitivity analysis is applied to identify the better measurement locations for pressure and flow in the systemic circulation. The obtained results of sensitivity analysis provide insight that enable the experimentalists to optimize their experimental setups for detecting aortic stenoses and aneurysms using parameter estimation process. From the results, it is observed that the stenosis in the thoracic aorta can be identified from both pressure and flow at the location itself, nearby nodes, aorta ascendens, arcus aorta, arteria subclavia and arteria axillaris. On the other hand, the preferable measurement locations for abdominal aneurysms are locations themselves, nearby nodes and left/right leg of the body.

板翅式湿热交换器动态数学模型研究

利用能量和质量方程建立了适于大系统仿真与控制的板翅式湿热交换器运态数学模型，提出了利用数值差分和参数集结求解模型的两种方法，算例表明了两种方法解的一致性。

质子交换膜燃料电池分布参数模型数值仿真研究进展

对比了3类质子交换膜燃料电池数学模型(分布参数模型、集总参数模型和混合参数模型)的特点及应用范围,从相关的守恒方程及数值计算方法、重要参数的数值特征、研究内容、仿真区域和模型验证等方面总结了分布参数模型的研究进展.

多稳态压电振动能量采集器的动力学模型及其特性分析

提出了一种双线性弹性元件耦合的多稳态压电振动能量采集器,利用线性弹性元件的大变形引起采集器结构几何构型的变化,使采集器产生单稳态、双稳态和三稳态等非线性振动特性,达到提高能量采集器输出性能的目的。建立了双线性弹性元件耦合压电振动能量采集器的非线性恢复力模型,基于该模型,利用Rayleigh-Ritz模态分析法和能量守恒原理建立了能量采集器的集总参数机电耦合动力学模型,通过对动力学模型无量纲化处理后,仿真分析了系统参数对能量采集器的静力学特性(如非线性恢复力、势能、静态平衡点及其分岔)和动力学特性(振动位移、速度、相图、采集电压等)的影响。有限元计算结果验证了该仿真分析结果的正确性。研究结果表明:系统参数α=β≠0时能量采集器表现出光滑连续的单稳态、双稳态和三稳态等动力学特性,其中双稳态和三稳态振动时的能量采集输出功率比线性能量采集器高。

导流缆拖曳系统准动态运动建模及仿真

为准确预报分析导流缆拖曳系统的宏观(整体)运动,同时为避免模型过于复杂致方程系数难以准确获取而显得没有实际意义,提出了一个准动态四自由度运动模型以描述导流缆的运动,并采用数值仿真研究方法分析其运动响应特性.根据导流缆微元运动特点,将其运动分解为3个动态平动运动自由度及1个稳态轴向转动运动自由度;并根据集中质量法基本思想,推导给出了具体的四自由度运动控制方程,较为完整地计入了缆张力、流体作用力、重力、浮力及各力矩的作用,并采用四阶龙格库塔方法积分求解方程.通过数值仿真计算,研究了导流缆拖曳系统在不同情况下的运动,并得到了一些有意义的运动响应特性.

汽车悬架液压衬套非线性动特性的实验与建模方法研究

在不同振幅位移激励下,测试了一汽车液压衬套的动刚度、滞后角随频率的变化特性。建立了液压衬套动态特性分析的非线性集总参数模型,基于模型,探讨了液压衬套橡胶主簧、惯性通道与液压衬套动特性之间的关系,计算结果与实验结果的一致,验证了计算模型分析的正确性。分析建立的集总参数模型,表明液压衬套在不同位移振幅激励下,存储动刚度具有不动特征点及在高频激励下动刚度趋于定值的特性。基于这种特性发展了模型参数的辨识方法,并对液压衬套集总参数模型中的参数进行了识别,利用识别得到的参数对液压衬套的动特性进行了计算,验证了识别得到的参数的正确性。

质子交换膜燃料电池冷启动模型研究

分析了质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)冷启动过程,在集总参数经验模型的基础上,选取恰当的数学原型对其改进,提出一种新的PEMFC冷启动过程电气特性动态模型以及一种用以描述单池滞后时长与电池特定参数之间关系的定性函数,指出了造成PEMFC系统是滞后系统的原因;利用MATLAB/Simulink对所提出的模型进行仿真;结合实验验证结果,提出一种用以解释实验中出现单池"反极"现象的新观点。

考虑桩土相互作用的车桥耦合动力分析

研究了桩土动力相互作用对车桥耦合系统动力响应的影响。基于子结构方法,将完整的列车-桥梁-桩基础-地基相互作用模型分解为列车-桥梁相互作用子系统和桩基础-地基相互作用子系统,分别建立两个子系统的运动方程。在建立桩基础-地基相互作用子系统的运动方程时,为了考虑该系统的频率相关性,通过连续时间有理近似将频域内的阻抗函数转化至时域内,并用一个高阶弹簧-阻尼-质量模型模拟。通过迭代计算得到两个子系统的动力响应。以一列8节编组的客车通过5跨简支梁为算例,研究了桩土相互作用对车桥耦合系统动力响应的影响。研究结果表明,考虑桩土相互作用以后,车桥耦合系统动力响应有所增加,在今后的分析中应充分考虑该因素的影响以获得偏于安全的计算结果。

基于液—固耦合有限元仿真的液阻悬置集总参数模型动特性分析

探讨应用非线性固体有限元和液—固耦合非线性有限元仿真方法预测与识别液阻悬置集总参数模型的主要参数 (如上液室的体积刚度和等效活塞面积、惯性通道中的液体和解耦板及其附连液体的惯性系数与流量阻尼系数等 )的分析方法。在此基础上 ,利用集总参数分析模型对一种轿车用液阻悬置的动特性进行计算分析。数值预测结果与实测结果或近似解析计算结果的对比分析表明 ,基于液—固耦合有限元仿真方法的液阻悬置集总参数模型动特性分析技术是可行、有效的 ,其预测结果精度特性满足工程要求。应用这种方法 ,可以在液阻悬置的设计开发阶段较精确地预测产品的性能和进行优化设计 ,有利于提高产品设计质量。

地震波参数对基础隔震体系的减震效果影响研究与试验验证

为研究地震波参数对基础隔震体系的动力响应和减震效果影响,选取集集地震中16条地震波作为输入,采用单自由度体系对基础隔震体系进行数值分析,主要分析地震波参数中卓越周期、平均周期、地震动峰值速度与峰值加速度之比和断层距及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响,并进行振动台试验验证。结果表明:地震波参数中卓越周期、平均周期、断层距和地震动峰值速度与峰值加速度之比及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响明显,均具有较强的相关性。同幅值下地震动峰值速度与峰值加速度之比对其减震效果的影响最显著,可以作为评价基础隔震体系的减震效果的主要指标。远场地震波和普通近场地震波下随地震波幅值的增大减震率增大,达到一定的数值后减震率基本稳定,减震效果较好;脉冲型近场地震波作用下其减震效果最差;试验分析结果与数值分析结果基本一致,表明分析结果的合理性和可靠性。

裂纹转子的振动特性与裂纹参数识别

基于Euler-Bernoulli理论和局部柔度理论,给出了停机状态单一开裂纹转子的连续模型.数值仿真研究了裂纹深度和裂纹位置对转子固有频率以及振型的影响,并提出了利用固有频率和振型识别裂纹参数的方法,仿真算例验证了该方法的有效性和可行性.

基于OpenSees的RPC桥墩拟静力数值模拟与参数分析

为探讨RPC桥墩在拟静力荷载作用下的延性抗震性能,本文基于OpenSees计算平台,选取Concrete02本构关系和Steel02本构关系,结合非线性梁柱单元和零长度单元,建立考虑墩底纵筋滑移的滞回分析模型。3个常轴力作用下的RPC桥墩水平反复加载滞回试验结果与数值模拟的对比分析表明:基于适当的参数取值,应用OpenSees中既有材料本构关系和单元类型能够较好模拟RPC桥墩的骨架曲线和滞回曲线,并能反映构件在反复加载过程中强度和刚度的退化。在此基础上运用OpenSees分析轴压比、纵筋率和水平荷载加载方向等参数对RPC桥墩延性抗震性能的影响。

螺旋锥齿轮铣齿机主轴-轴承系统的动力学分析

螺旋锥齿轮铣齿机的刀具主轴系统在加工中易出现颤振现象,影响工件的加工质量。针对这一问题,依据集总质量法,构建了刀具主轴系统等效动力学模型;采用Timoshenko梁理论分析得到了主轴转子的刚度矩阵;通过对圆锥滚子轴承的力学分析,构建了轴承在轴向预载荷作用下的轴向刚度和径向刚度计算式。利用力锤激励实验对采用数值分析法构建的刀具主轴系统的动力学模型进行了验证,对比结果表明所构建的动力学模型可以有效反映刀具主轴系统的动力学特性。

调水工程系统的水力控制仿真及参数的优化

本文将现代控制理论与数字仿真技术相结合,建立了包括管道、泵站及前池等明渠输水系统的水力控制状态模型,并运用神经网络理论对参数进行优化。在数字仿真平台上对所建立的调水工程全系统进行了动态仿真模拟,通过对实例的优化仿真模拟证明:该仿真模型对调水系统具有良好的调节和控制性能,实现了输水系统水力控制过程动态仿真的可视化;神经网络理论的应用也使系统参数得到优化。

质子交换膜燃料电池性能优化数值研究

对影响质子交换膜燃料电池性能的主要参数:阴极交换电流密度、阳极交换电流密度、阴极传递系数、阳极传递系数、氧气参考浓度、氢气参考浓度进行系统的数值研究。结果表明当上述参数在一定的取值区间内按照一定规律变化时,其对质子交换膜燃料电池的性能没有任何影响,极化曲线完全重合。通过分析这些参数之间的相互关系,揭示质子交换膜燃料电池性能控制的机理,避免单一参数研究的不足,为深入研究和优化电池性能指明方向。

车-轨-桥耦合动力系统影响参数分析

为了考虑高速列车、板式无砟轨道和桥梁相互作用的特点,需将列车模拟为质量-弹簧-阻尼多刚体相互约束的系统,通过列车车轮与钢轨的接触关系,建立车-轨-桥耦合系统的运动方程。重点分析了双线列车以不同工况通过高速铁路桥梁时,列车行驶状态(速度和加速度)、列车悬挂系数和钢轨-轨道-桥梁连接参数分别对车-轨-桥耦合系统的动力学性能影响。结果表明,(1)列车的加速度和速度的变化对耦合系统有不同程度的影响,随着列车行驶速度与加速度在一定范围内增加,车体自身结构的位移振动响应逐渐减小,而钢轨和桥梁结构的位移振动响应则不断增加;(2)列车悬挂参数的改变对列车自身结构影响较大,而对钢轨和桥梁结构影响很小;(3)车体一系刚度系数增大会引起列车系统结构振动响应变大,但车体二系刚度系数的增加却抑制了车体结构的振动响应;(4)除了钢轨的最大加速度随着连续刚度系数增加呈线性递减外,列车、钢轨和桥梁的振动响应不易受钢轨与桥梁间连接参数的影响。

基于Gauss-Newton法的含间隙动力系统的参数识别

运用适合非线性动力系统参数识别的Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗｔｏｎ 方法，在对一含间隙的四自由度弹簧—质量振动系统做动力学分析的基础上，根据部分状态变量的观测值，进行了间隙和系统参数的评估。这些模拟用数据是计算机给模型化位移响应加“噪音”产生的。本文以具有良好收敛性的Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗｔｏｎ 法评估动力系统中间隙的数值模拟过程，有好的实用性，并且对解决机械系统和结构中其余类型的离散非线性现象的识别具有指导意义。