汽轮发电机带有交替径向风道的转子流体与传热耦合分析

针对汽轮发电机带有交替径向通风道的转子发热冷却问题,以一台350 MW水氢氢冷汽轮发电机为研究对象,依据流体力学和传热学的基本理论,首先建立计及旋转的电机全域通风网络模型,采用逐次迭代法计算得到各支路流量和节点压力。其次,建立了带有交替径向风道的发电机转子流体-传热三维物理模型和数学模型,给出了基本假设和相应的边界条件,同时将通风网络计算得到的风速和压力作为转子求解域的耦合边界,采用有限体积法进行求解,计算结果与实测值吻合。然后分析了交替径向风道内流量分配和氢气流动情况,研究了转子内部氢气温度分布和槽楔出风口风温变化规律,探明了转子绕组和铁心轴向温度分布特性,讨论了副槽入口流量和槽楔出口直径对转子流体和温度的影响。得出副槽入口流量应控制在0.1~0.16 m^(3)/s范围内,且选择较小的槽楔出口直径,可以提高通风系统的效率与风量分配均匀性,降低转子轴向热不平衡。

基于最小二乘法和BP神经网络的磁流变阻尼器H-B模型参数辨识方法

针对Bingham模型磁流变阻尼器由于剪切稀化效应带来的阻尼力计算误差,在理论和仿真分析的基础上,提出一种最小二乘法和BP神经网络相结合的方法,对磁流变阻尼器H-B模型进行参数辨识,获得各参数与电流的关系,从而对磁流变阻尼器的阻尼力进行准确计算。最后通过磁流变阻尼器实验对理论方法进行验证。结果表明:借助于磁流变阻尼器的仿真分析,最小二乘法和BP神经网络相结合的磁流变阻尼器H-B模型参数辨识方法精确度高、吻合性好,验证了参数辨识结果的通用性及准确性。

基于人工神经网络的工质基础物性预测

烃类及卤代烃是制冷及余热发电等热力学循环系统潜在的理想工质,但其数量繁多且多数物性参数未知,建立准确的物性预测模型对新型工质的开发至关重要。从多个公开数据库中收集了2500多种烃类及卤代烃分子(含C,H,F,Cl)的基础物性参数,包括正常沸点(T_(b))、临界温度(T_(c))、临界压力(p_(c))、偏心因子(ω),构建了一个工质物性数据库;进一步,通过改进基团贡献-人工神经网络(GC-ANN)的方法,模型的输入参数除基团频率外,还加入相对分子质量、T_(b)、约化维纳指数,建立了预测烃类及卤代烃分子T_(b),T_(c),p_(c),ω的神经网络模型,所开发模型的预测误差小于传统的GC-ANN的误差。

鲁南地区流体监测台网优化与监测效能评估

结合鲁南地区地质构造背景,通过自主研发的高精度水位水温实时监测仪器,对地下流体监测站点软硬件设施进行升级改造,建设鲁南地区地下流体数字化监测台网。同时,构建基于层次分析法的鲁南地区地下流体监测效能评价体系,利用模糊综合评价法对各观测站点进行量化的效能评估,为进一步提升该地区地下流体监测台网监测能力提供参考意见。

可压缩两气体流动的简化神经网络模型

实用的虚拟流体方法(practical ghost fluid method, PGFM)利用Riemann问题速度解对可压缩多介质流场界面条件进行建模。基于构造的嵌入物理约束的神经网络模型预测Riemann问题速度解的方式,给出一种两气体流动的神经网络模型简化方法。首先提出完全气体状态方程下神经网络模型输入特征采样范围从无界域到有界域的转换方法,改善模型预测不同初始条件下Riemann解的泛化性能。根据该转化方法,进一步提出一种结构更加简单的神经网络优化方法,将输入维度从5个减少到3个,有效提高神经网络的训练效果。将该神经网络代理模型应用于PGFM程序框架,通过典型的一维与二维两气体流动问题进行数值验证与对比分析。结果表明,简化的网络模型与已有研究的神经网络模型相比,能取得精度相近的计算结果。而在神经网络训练效率上,简化神经网络具有明显优势。同时因为简化神经网络采样维度少,方便尝试加密采样提高拟合精度,更具备发展潜力。

基于随机裂隙的长距离调水工程渠道边坡稳定性模拟

边坡稳定性对保障长距离调水工程安全输水十分重要。为了对比研究渠道两侧裂隙边坡和孔隙边坡的稳定性,利用Comsol有限元数值计算软件,将达西定律模块和固体力学模块进行流固耦合,建立渠道边坡二维随机裂隙模型,采用强度折减法模拟对比了两种降雨条件(历时长而强度弱、历时短而强度强)和改变初始地下水位条件下两种介质模型(裂隙模型和孔隙模型)渠道的边坡稳定性。结果表明:裂隙边坡较孔隙边坡塑性变形程度更大且更容易发生边坡失稳;不论裂隙模型边坡还是孔隙模型边坡,相同降雨条件下,地下水位越低,边坡越稳定;相同地下水位,降雨强度较小时边坡较稳定;裂隙模型边坡在高雨强条件下失稳时可能发生牵引式滑动。

基于数据驱动的大气压射频放电等离子体数值模拟研究

随着人工智能技术的进步,结合低温等离子体的物理特点,数据驱动技术由于其独特的优势在低温等离子体的研究中正逐渐兴起.本研究以深度神经网络(DNN)模型在大气压射频放电中的计算研究为例,讨论了数据驱动方法在低温等离子体模拟研究中的应用.对于低温等离子体的研究而言,数据驱动研究所需要的数据可以来自于实验诊断和数值计算,根据等离子体物理特性的不同也可以选择不同的数据驱动模型.粒子模型与流体模型是低温等离子体研究中常用的两类计算模型,基于这两者的模拟数据组成的训练集,DNN可以实现对大气压射频放电的动理学特性等各种特性的实时预测.首先通过将流体模型与粒子模型计算结果与DNN模型的预测结果相比较,验证了DNN模型在给定精度下的有效性.然后基于流体模拟数据,利用DNN探究了α和γ模式下输入电流密度和放电间隙对大气压射频放电特性的影响,最后借助于粒子模拟数据构建的训练集,讨论了大气压射频微放电的频率效应,特别是电子能量分布函数(EEDF)的演化.预测结果表明,经过大约1 h的训练后,DNN只需要耗时0.01 s左右就能以极高的计算精度(与数值模拟之间的相对误差小于0.5%)获得电子密度、电场强度和EEDF等大气压射频放电的特定物理信息,而基于流体模拟或者粒子模拟中获得一组稳定的模拟结果分别需要大约半个小时和几十个小时.可以说,在相同的计算精度下,经过训练后DNN的预测效率较传统数值模拟效率提高了约10^(5)~10^(7)倍,可以近乎实时地给出计算结果.另一方面,基于有限的训练集,DNN可以快速产生大量的特定预测数据,这将极大丰富和强化原有的数值模拟效果,更好地体现射频等离子体的演化规律.本研究以DNN模型在大气压射频放电数值模拟中的应用为例,表明数据驱动技术的引入将有力地推动低温等离子体研究的发展.

基于PIPE-FLO的低能耗冷水系统设计方法研究

针对空调冷水系统,提出了一种基于流体输配管网仿真模拟软件PIPE-FLO的参数化设计方法。结合设备的流量阻力特性搭建了系统管网仿真模型,在保证水力平衡的基础上,对冷水系统供回水温差、设备阻力和管径等设计参数进行了动态调整,实现了水泵优化选型及水系统输配能耗降低的目的。工程实例分析表明参数化设计方法具有较好的技术经济性。

论多联式空调机组

在分析了多联式空调机组特点的基础上 ,阐述了以变频制冷压缩机为核心的两相流体网络模拟法 ,以解决多联式空调机组难以分析掌握的问题 ;讨论了系统稳定可靠运行问题 ,并提出最大容量限度的概念 ;提出必须进行整体系统的评价标定试验的观点 ,以及试验方法的设想。

网络方法在管路流体动态仿真计算中的应用

针对管路流体动态特性 ,运用流体网络理论 ,对燃气传输管路的共振频率进行了计算 ;并基于特征线法 ,对该管网的瞬态特性进行了仿真。仿真结果表明 ,采用流体网络模型适用于工程的稳。

强台风环境下配电线路故障概率评估方法

针对强台风环境下配电线路故障问题,提出了一种台风到来前配电线路故障概率评估方法。首先,根据历史灾害损失数据拟合强台风环境下的杆塔故障概率曲线;其次,利用流体力学软件对配电网所在区域进行风荷载仿真计算;最后,在真实台风环境下根据台风实时气象信息计算配电网所在区域的风荷载,并计算配电线路整体故障概率。算例验证了强台风环境下该方法对配电网线路故障概率评估的合理性和实用性,该方法可为中国东南沿海配电网台风期间应急预警及防灾减灾工作提供借鉴参考。

智能电网信息流的建模和静态计算方法研究

现有的电力系统能量流分析已经形成一套完整的建模与定量分析方法体系,其中并未明确计及通信、保护和控制的信息流特性。目前面向电力系统应用的信息流建模和计算方法的研究几乎还是空白,严重阻碍了电力信息物理融合系统中能量流与信息流耦合分析的研究进程。文中以信息流动的视角,结合图论、矩阵分析和网络演算理论,借鉴电力系统潮流计算方法,系统提出信息流的建模思路和静态计算方法。进一步将所提出方法应用于智能变电站保护信息流的定量分析,计算结果与网络分析仪的实验测试结果非常吻合,表明所提出信息流计算方法的正确性。

基于实时仿真的离心泵-调节阀-管道系统节能研究

以某凝水输送系统中离心泵-调节阀-管道系统为对象,利用实时仿真方法分析了典型离心泵-调节阀-管道系统中的能耗特性。考虑调节阀的流量特性以及离心泵的性能曲线,建立了描述离心泵凝水输送系统的一维实时仿真模型,利用流体网络法对守恒方程求解,得到了不同工况下各个部件的能耗分布。分析了在变工况过程中,调节阀的畸变特性与能耗分配关系,得到了原系统设计方案中的能耗曲线,进一步对比了离心泵定速与调速运行两种方案下的系统能耗;最后分析了调节阀调控与离心泵调速综合作用下的系统能耗特性。结果表明,系统中调节阀的能耗随着开度的增加,呈现先增大后减少的变化规律,且不同类型的调节阀,能耗的分布有所区别。当离心泵调速运行时,离心泵和调节阀的能耗均有所下降。当调节阀设计开度低于1.0时,建议在降负荷过程中采用泵调速运行方案来调节系统流量;升负荷过程采用调节阀调节来控制系统流量。

气藏流体判识方法──以长庆气田为例

长庆气田靖边区马五１储集层中地层水的分布与一般油气藏完全不同，既非边水，也非底水，也不同于缝洞系统中的气、水分布特征。区域“相对富水区”的形成主要受区域构造和储集层非均质性的影响。根据马五１储集层的测井、分层测试及试气资料，利用常规测井判识方法和多项式自组织网络方法，分别建立了出水层判识标准和气层、含气层＋干层、气水同层＋水层的判别式及判别条件。其判识效果良好，工业性气层判别符合率达９７％．

航空发动机热端部件二次流动和传热耦合方法研究

在航空燃气涡轮发动机热端部件设计中,二次流动和传热通常是解耦计算,手工进行迭代的。本文开发了一种二次流动和传热耦合计算的方法,其中流体域(空气系统)计算采用流路网络计算方法,固体域(热端部件)热分析采用有限元方法,结合ANSYS二次开发实现这一耦合计算过程。采用此方法对某型发动机高压涡轮机匣进行了空气系统和传热耦合计算,结果表明:耦合前后,空气系统沿程温升和部件温度场区别较大,而空气系统沿流程的压力、流量区别较小,在进行热端部件热分析时应采用耦合方法进行计算。

等截面摩擦管流输运自由流阻力颗粒计算模型

冰雹连续抛射装置中使用压缩空气输运冰雹颗粒,为研究冰雹抛射运动规律,通过建立对应的气力输运计算模型,研究了冰雹抛射速度规律,分析计算结果指导冰雹抛射装置设计。将压缩空气在系统中的流动简化为流体网络。针对等截面摩擦管流,其抛射压力一定即边界条件一定,应用Runge-Kutta法求解该初值问题,获取抛射管沿程的总压、静压等参数分布。使用颗粒自由流阻力模型对颗粒在抛射管内的受力进行分析,从而得到其运动过程及最终抛射速度。对影响抛射速度的关键因素进行分析,结果表明:随着抛射气源压力的增大,空气流量和抛射速度逐渐增大,抛射速度增长逐渐缓慢;随着抛射管长度的增大,空气流量逐渐减小,抛射速度先增大后保持不变;随着抛射管内径增大,空气流量指数型增长,抛射速度也在增大,但增长趋势逐渐缓慢。可见抛射管管径不宜太大,管长不宜太长,计算结果对试验装置设计具有指导意义。

注水系统的通用模型和通用算法

给出了适用于油田注水网络的通用数学模型，推导出注水系统的通用计算公式．应用迭代方法进行了注水系统的流量和压力分布优化的通用计算．用Ｃ语言编制成软件，可对油田大型注水系统进行建模、计算；对注水系统的运行进行数字仿真和优化，在条件具备的情况下，还可以用这个软件进行闭环控制．建模方法和计算方法也适用于其它不可压缩流体网络，例如输油管网的计算和优化．

基于缓冲区门限的ATM网业务流量控制分析

ＡＴＭ网中许多流量控制策略是基于缓冲区门限的，即根据缓冲区占有情况采取输入业务降速等控制。但以往的文献对这类控制策略的分析缺乏普遍性。本文对这类控制策略建立数学模型，并利用推广的流体流法对Ｏｎ－Ｏｆ业务在这种控制策略下的性能进行理论分析。文中通过数值实验得到一些重要结论。它们对这类控制策略的实现具有指导意义。

ATM网中具有优先级管理的漏桶监管器性能分析

本文利用推广的流体流方法分析了具有优先级管理的ATM网漏桶监管器(PLB)性能.这种PLB将部分缓冲共享(PBS)的选择丢弃优先级管理策略用于业务监管,对高、低优先级信元区别对待,从而保证高优先级信元的低丢失率。文中针对突发业务分析了此种监管方案的性能.理论计算及仿真实验结果表明了该方案的有效性。通过性能分析可望选取合适的PLB参数进行有效控制。

超临界锅炉风烟系统的流体网络动态数学模型

介绍了2种流体网络建模方法——节点压力法和网络法,并通过实例比较了2种方法的静态计算结果和动态响应过程,结果表明:网络法模型计算精度高,收敛速度快,可以快速响应压力的变化.在详细分析超临界锅炉风烟系统的基础上,建立了系统流动阻力的数学模型,采用模块化的建模思想编制了风烟系统的仿真算法,并在仿真平台Simpanel上对其静态和动态特性进行了仿真研究.通过分析表明:所建立的风烟系统仿真模型具有良好的静态精度和动态响应特性,能够满足仿真实时性的要求.