检索结果-内蒙古大学图书馆

航空动力学报 2025年第1期40卷 218-227页

作者：李冠雄肖良华郭强张斌陈良成都飞机工业(集团)有限责任公司671部成都610092 四川大学空天科学与工程学院成都610065

采用数值离散方法建立临近空间飞艇不规则曲面太阳能电池性能计算模型,完成不同航向角条件下太阳能电池性能参数研究。基于太阳能电池性能计算模型,以太阳能电池面积最小为目标,建立太阳能电池布局优化平台,得到不同航向角条件下太阳能... 详细信息

采用数值离散方法建立临近空间飞艇不规则曲面太阳能电池性能计算模型,完成不同航向角条件下太阳能电池性能参数研究。基于太阳能电池性能计算模型,以太阳能电池面积最小为目标,建立太阳能电池布局优化平台,得到不同航向角条件下太阳能电池最优铺设方案。研究表明:采用平面太阳能电池模型和曲面太阳能电池模型计算得到的太阳能电池输出性能具有显著差异,临近空间飞艇航向角对太阳能电池输出性能有重要影响。布局优化可以在保证输出能量足够的条件下显著减小太阳能电池的面积和质量,在航向角为90°条件下,通过布局优化,可以使太阳能电池铺设面积减小21.9%。

关键词：临近空间飞艇太阳能电池数值离散方法优化方法航向角

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模拟电机特性的电力电子负载研究

模拟电机特性的电力电子负载研究

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作者：黄清军华中科技大学

学位级别：硕士

电机是最主要的一种电气负载，消耗了全世界绝大部分电能，为了提高电机的技术性能和经济效益，各种电机启动制动设备、电机驱动控制器广泛应用于生产生活的各个领域。传统上，研制和考核电机供电电源多采用“电机控制器+被控电机+模拟... 详细信息

电机是最主要的一种电气负载，消耗了全世界绝大部分电能，为了提高电机的技术性能和经济效益，各种电机启动制动设备、电机驱动控制器广泛应用于生产生活的各个领域。传统上，研制和考核电机供电电源多采用“电机控制器+被控电机+模拟机械负载”的方案，该方案存在着系统复杂、能耗大、参数调节不灵活等缺点。本文针对电机供电电源测试时的上述缺点，设计了利用电力变换器实时模拟电机端口特性的新型电力电子负载，即电机模拟器。本文详细分析了电机模拟器的系统结构和工作原理，电机模拟器由采样单元、实时电机仿真器和功率变换器构成。采样单元检测端口输入电压，电机仿真器计算电机的实时状态量，功率变换器控制端口电流实时跟踪指令电流。本文从电机模拟的角度，推导了在多种坐标系下的三相异步电机动态数学模型，并建立了三相鼠笼型感应电机的多组状态方程，为电机模型的数值求解奠定理论基础;分析了各种常用数值积分法在求解电机模型时的实现方法，对比了各方法在不同步长下的计算准确度和运算量，从而选择一步Adams法，该方法计算准确而且计算量小，为电机模型的实时计算提供技术方案。提出利用背靠背型PWM整流器构造电机模拟器的功率变换电路，即模拟变换器和并网变换器。模拟变换器是根据电机仿真器的运算结果实时模拟电机的电气端口特性;并网变换器是将模拟侧所吸收的电能回馈电网，以维持直流电压稳定。在分析电机各运行工况下电流特性的基础上，决定模拟变换器采用αβ坐标系下的单电流环控制方案，并网变换器采用d q坐标系下的电压环带死区PI、电流环瞬时PI控制的双环控制方案。搭建了电机模拟器实验平台，将实时电机仿真器、模拟变换器控制器、并网变换器控制器的功能集中到一块以DSP2812为核心的数字控制系统。在平台上进行了实时电机仿真器准确性对比实验，和功率变换器模拟电机的验证性实验。实验结果表明：该电机模拟器能准确地模拟出电机各种工况下的电气端口特性，从而证实了该电机模拟器系统的可行性和有效性。

关键词：电机模拟器电力电子负载实时电机仿真器数值离散方法

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高性能杂交应力有限元方法研究

高性能杂交应力有限元方法研究

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科学与工程计算的一个核心问题，是如何以较小计算代价获得较高的数值精度。对于与椭圆偏微分方程相关的一大类力学与物理问题而言，其高效的求解往往依赖于高性能的数值离散方法-有限元法的设计。这里“高性能”是指以低阶有限元的计... 详细信息

标准号: 1001390918

科学与工程计算的一个核心问题，是如何以较小计算代价获得较高的数值精度。对于与椭圆偏微分方程相关的一大类力学与物理问题而言，其高效的求解往往依赖于高性能的数值离散方法-有限元法的设计。这里“高性能”是指以低阶有限元的计算量达到粗网格高精度，且方法对网格畸变敏感性小、不发生诸种Locking现象。高性能有限元方法的研究，是计算力学和计算数学领域的重要课题。杂交应力有限元法是一种广泛应用于固体和结构力学问题求解的重要数值方法，其变分基础为Hellinger-Reissner原理，以位移和应力为基本变量。由于应力逼近可分片独立设计(不要求跨单元的连续性)，其参数可在单元水平用位移参数表示，该方法最终只需求解以位移参数为未知量的有限元方程。已有的研究表明，对杂交应力有限元格式而言，当位移插值确定时，不同的应力模式往往导致不同的数值性能。于是，何为最优的应力模式成为一个长期困扰的问题。另外，一些低阶四边形杂交有限元在实际计算中表现出高性能，又激发研究者们去探索其中的数值机理。基于Hellinger-Reissner变分原理的杂交应力有限元法本质上是一种鞍点格式：它要求应力与位移逼近满足所谓inf-sup稳定性条件。这一约束使人们不得不小心翼翼地选择应力模式，而同时，满足inf-sup条件并不一定对应数值计算高性能。为克服inf-sup约束，基于组合杂交变分原理的组合杂交方法提供了一条有效途径。组合杂交变分原理通过加权组合Hellinger-Reissner变分原理和其对偶，即该原变分原理，达到一种“自然”的，即保持问题物理特性的稳定化。组合杂交方法解放了应力模式的选择，为进一步探索高性能杂交应力有限元法提供了新思路。

关键词：高性能杂交应力有限元方法数值离散方法结构力学

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