微分求积模拟二维流体中流函数约束的施加方法研究

采用微分求积法数值求解流函数-涡度方程来模拟二维流体时会遇到流函数的超约束问题,即虽然流函数方程为二阶偏微分方程,但在每个固体边界上都存在两个约束条件:一个Dirichlet条件和一个Neumann条件。以二维驱动方腔流动为例,对该问题进行深入分析,进而提出一种新的超约束处理方法,即在边界涡度的计算中考虑Neumann条件,而仅将Dirichlet条件施加于流函数方程。数值结果显示该方法可行,且计算效率较高。同时给出前人提出的单层法和双层法进行比较。试算表明单层法对于网格数的奇偶性很敏感,不适于处理该问题。与双层法对比后发现:该方法计算精度较高,且由于回避了超约束问题而更加方便于使用。

含多线路直流潮流控制器的多端直流环网非瞬时断路故障特征及控制保护策略

随着多端直流输电(multi-terminal HVDC,MTDC)技术的快速发展,直流网络换流站间的互联度进一步提升,已逐步形成环网(meshed MTDC,M^(2)TDC)拓扑。环网中某条线路发生断路故障,必然引起网络控制自由度(degree of freedom,DF)减小,针对含多线路直流潮流控制器(current flow controller,CFC)的M^(2)TDC发生不同位置非瞬时断路故障下的故障特征进行研究,主要有3个贡献:1)发生近端故障时,提出CFC控制度切换策略,快速切除故障线路上的子模块(sub-module,SM),使之退出运行;2)当负责CFC电容电压稳定控制的SM所在线路发生近端故障时,提出基于SM控制量切换控制的电容电压稳定控制方法,保证CFC的正常工作;3)发生远端故障时,分析故障特征和CFC保护动作必要性,基于线路潮流的控制优先级,旁路控制对应的SM,使CFC控制度与M^(2)TDC的DF相匹,保证M^(2)TDC线路潮流的稳定控制。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立含4线路CFC的5端直流环网(MT_(5)DC),当不同位置发生非瞬时断路故障时,评估不同SM退出运行对系统运行性能的影响,仿真结果验证了所提出的控制保护策略可大幅提升CFC的控制灵活性和发生近/远端故障下的控制保护能力,保证发生不同断路故障时,CFC保持稳定运行的能力,提升M^(2)TDC发生非瞬时断路故障时的潮流可控性。