检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：马功哲中国科学院研究生院

学位级别：硕士

中性束注入(Neutral Beam Injection，NBI)系统是EAST高功率辅助加热和电流驱动系统的主要组成部分之一，引出系统是强流离子源实现束引出的关键设备，其性能好坏决定引出束的品质，直接影响中性束注入加热效率。\n 本文介绍了强流... 详细信息

中性束注入(Neutral Beam Injection，NBI)系统是EAST高功率辅助加热和电流驱动系统的主要组成部分之一，引出系统是强流离子源实现束引出的关键设备，其性能好坏决定引出束的品质，直接影响中性束注入加热效率。\n 本文介绍了强流离子源引出系统的设计方案及组成结构，建立了针对电极模块及其内部流体的热流固耦合系统数学模型并提出结构优化模型，并通过分析电极表面束功率沉积特性提出了热流边界条件，研究了引出电极在高热流负载作用下的温升、应力分布和变形特性及其内部流场的流动特性，从而完成了对引出电极的热应力分析和结构优化。\n 根据耦合传热数值计算理论，通过基于计算流体动力学软件CFX的有限元模拟计算，得到了电极模块在主动冷却过程中的内部流场及表面温度分布规律。\n 将上述分析得到的温度场分布作为载荷施加到电极模块结构上，基于有限元分析软件ANSYS进行热应力计算，结果表明正常运行工况下，表面温升低于材料许用温升，不会发生塑性变形，优化后的引出电极结构可以满足工程要求。\n 考虑到主动冷却的需求，需要冷却水流速较高。为了研究流致振动效应，基于双向流固耦合振动模型对波纹管及电极管在“水锤”作用下的振动进行分析，分别得到了两种管路的振动特性，并提出减振措施。

关键词：中性束注入引出系统热应力热流固耦合流致振动

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一类广义鸭解系统的同伦映射解

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数学物理学报（A辑） 2011年第6期31卷 1502-1506页

作者：莫嘉琪安徽师范大学数学系安徽芜湖241003 上海高校计算科学E-研究院SJTU研究所上海200240

利用同伦映射理论研究了一类广义鸭解系统.首先引入一组同伦映射.然后构造了原系统解的迭代关系式.最后得到了问题鸭解的近似解析式.

关键词：鸭解孤子同伦映射.

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土在冻融过程中水、热、力的相互作用研究

土在冻融过程中水、热、力的相互作用研究

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作者：周家作中国科学院研究生院

学位级别：硕士

外界温度变化时，土体会发生冻结或者融化。土的冻结和融化直接是一个温度场变化的过程，然而由于冻土的特殊性，在冻结和融化过程中其内部温度场的改变会导致土中孔隙水发生迁移、应力状态发生变化以及土体产生变形。应力、含水量等诸... 详细信息

外界温度变化时，土体会发生冻结或者融化。土的冻结和融化直接是一个温度场变化的过程，然而由于冻土的特殊性，在冻结和融化过程中其内部温度场的改变会导致土中孔隙水发生迁移、应力状态发生变化以及土体产生变形。应力、含水量等诸多因素的改变会影响到冻土的热学性质，反过来又加剧了温度场变化的复杂性。这种发生在冻土中的水热力相互作用是冻胀、融沉等冻土特有自然现象产生的根本原因，因此对冻土水热力的相互作用及变化规律的研究在冻土学及冻土工程领域都具有重要的意义。\n 本论文依据由简入繁的原则，根据研究的内容的侧重点，先单独研究冻土内温度场的变化规律，然后考虑温度与水的相互作用建立水-热耦合模型，最后综合考虑水、热、力的相互作用建立水-热-力三场耦合数学模型。在数值模拟方面，本论文主要采用Comsol Multiphysics有限元多物理场耦合分析软件。由于Comsol Multiphysics具有灵活地自定义微分方程以及任意扩展物理场的特点，因此本论文所建立的数学模型和推导的数学表达式可以方便地应用该软件来模拟实际问题。\n 整理青藏高原季节性冻土区的实际观测资料结合数值计算结果，考虑冻土相变过程，分析了不考虑水分迁移及冻胀作用情况下的冻土温度变化规律。以下垫面附面层底部作为计算温度场上边界，上边界温度值为气温与附面层温度增量之和，下边界采用热流边界，计算了青藏高原季节性冻土区天然地面下的温度场，计算结果总体与实测值符合较好。预测了在全球气候变暖的大背景下季节性冻土地区公路路基50年内的温度场。计算表明，5年之后路面下最大冻结深度减少0.4m;20年之后路面下垫面附面层以下全部退化为融土，天然地面下最大冻结深度减少1m;50年之后路基附近季节性冻土大部分消失，仅在远离路基的天然地面下分布着很薄的季节性冻土层。\n 根据已有文献，提出水分迁移驱动力的简化公式，忽略孔隙水压力的作用，建立起水-热耦合模型，并通过一个数值算例，定性分析温度场对于水分迁移的作用。计算表明，冻结过程中冻土内含水量增大，当温度场稳定时，含水量有一直增大的趋势，有可能在冻结锋面附近形成冰透镜体。冻结锋面附近由于相变存在，而且由于冻融土热参数不同，温度分布曲线在冻结锋面附近存在“拐点”。数值计算结果与水分迁移实验结果对比表明，数学模型预测的温度和水分变化规律趋势与实际情况是符合的。\n 考虑有外载作用时，孔隙压力、温度对于水分迁移的驱动作用，提出冰透镜体的判断准则，建立起一维饱和冻土水-热-力三场耦合模型。模拟了一个10cm高圆柱体土样冻胀过程中的温度、水分、孔隙压力及变形的变化，结果表明冻土内含水量增大而融土内含水量减小，在一定时间后，开始产生冰透镜体。在冻土内水分迁移并冻结导致孔隙增大，孔隙压力也增大，在融土内空压为负值，可以保证水分从外界被吸附到土样内。冻土内由于迁移的水分和原位水发生冻结导致体积增大，融土的负压导致有效应力的增大进而使得土体被压缩。土样总的冻胀量随时间基本呈线性变化。对融化固结过程进行了数值模拟，数值计算表明融化深度随时间增大，增大的速率由快逐渐变慢，比史蒂芬公式计算的融化深度较小。融化固结过程中的超孔隙水压力要远远小于正常固结的超孔隙水压力。融化固结沉降量小于正常固结沉降量，后者约为前者的3倍。

关键词：水分迁移孔隙压力冰透镜体水-热-力耦合数值分析土体冻融过程

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遥感数据同化算法研发与系统集成

遥感数据同化算法研发与系统集成

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作者：王皓玉中国科学院研究生院

学位级别：硕士

遥感数据同化是随着地球系统科学遥感观测的出现和发展而产生的一个新的前沿研究领域。有效地利用遥感观测数据的重要技术之一是遥感数据同化,遥感数据同化技术的核心内容是选择建立动力模型,并且在动力模型框架内,在遥感观测数据和模... 详细信息

遥感数据同化是随着地球系统科学遥感观测的出现和发展而产生的一个新的前沿研究领域。有效地利用遥感观测数据的重要技术之一是遥感数据同化,遥感数据同化技术的核心内容是选择建立动力模型,并且在动力模型框架内,在遥感观测数据和模型模拟仿真数据误差估计的基础上,通过数据同化算法将遥感观测数据融入到动力模型预测与参数估计中,从而达到校正动力模型模拟预测轨迹的目标,生成具有时间、空间一致性的时间序列产品。遥感数据的加入可以帮助改善地表、大气和海洋变化的分析和预测精度,新研发的传感器可以源源不断地为数据同化提供更多的定量产品。\n 论文以国家发改委“十二五”建设的国家航空遥感系统项目任务为依托,针对航空遥感系统10种传感器设计开发数据同化系统。在动力模型选择方面,根据国际陆面模型比较评价项目(PILPS)的比较评比结果表明华盛顿大学的VIC水文动力模型表现突出,因此选用VIC水文动力模型作为同化系统开发的框架模型;参照NASA的GLDAS系统和ESA的ELDAS系统,概括出以陆面过程模型为驱动的基础参量、观测参量和同化算法四个基本要素构成的框架体系(本论文中的陆面过程模型采用的是VIC水文动力模型),以及以三维变分算法(3DVAR),四维变分算法(4DVAR)等数学方法和集合卡尔曼滤波算法(EnKF)等智能方法,和贝叶斯网络、粒子滤波为前沿探索为主流的同化算法发展进步路径,并且以此,作为完成《航空遥感数据同化算法集成计算与可视化系统》论文的基本思考和开发技术路线。\n 根据项目任务要求和前期调研,论文选定三种同化算法作为开发重点:三维变分算法(3DVAR)、四维变分算法(4DVAR)、集合卡尔曼滤波算法(EnKF)。首先将算法与陆面过程模型和涉及基础参量物理意义密切结合,经过算法原理分析,提炼概括出开发技术路线,制定出自主开发方案,历经两年,(1)完成算法的C++程序开发;(2)完成3种算法的实验,与VIC水文动力模型的数据接口和组合优化;(3)开发了数据同化系统平台,并且将算法集成到系统平台中。算法开发阶段成果“航空遥感数据同化算法集成计算与可视化”发表在“计算机工程与应用,2012年第48卷第7期”,《数据同化算法与系统平台[DASv1.0]》获国家版权局计算机软件著作权登记证书[2012SR018921]。

关键词： VIC水文动力模型遥感数据同化算法系统集成

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基于线性规划的下限原理有限元及其在岩土工程中的应用

基于线性规划的下限原理有限元及其在岩土工程中的应用

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作者：朱宇飞中国科学院研究生院

学位级别：硕士

下限原理有限元法是在极限分析的基础上，结合有限元和数学规划而发展起来的一种求解极限状态的计算方法。该方法具有理论严谨、偏于安全、适用性广等很多优势。然而，自其诞生之日起，就存在构造静力许可场、线性规划模型庞大等方面的... 详细信息

下限原理有限元法是在极限分析的基础上，结合有限元和数学规划而发展起来的一种求解极限状态的计算方法。该方法具有理论严谨、偏于安全、适用性广等很多优势。然而，自其诞生之日起，就存在构造静力许可场、线性规划模型庞大等方面的困扰，大大影响了其在工程实践中的应用。本文主要针对上述问题展开研究。\n 本文主要的研究工作如下:\n 一、对传统的下限原理有限元法进行了深入分析，编制经典的下限原理有限元程序，并通过大量算例考证了程序的正确性，为后续的研究做好了铺垫。\n 二、把四边形单元引入下限原理有限元法。通过在单元积分意义上建立平衡方程的弱形式，并把区域积分的平衡方程通过格林公式转化为边界积分，从而得到简洁的线性方程，取代了以往的数值积分方案，克服了高斯积分中坐标变换等复杂的求解过程。与三角形单元相比，结果简洁优美，具有更少的自变量和约束方程，使求解效率得到较大提升。\n 三、研究了屈服面的逼近问题。从数值分析角度来看，采用其它的屈服面拟合方式也能够从下方逼近极限荷载。本文研究了以下几种屈服面的正多边形逼近方式:外切逼近、等面积逼近、最佳平方逼近、最优一致逼近、等周长逼近和内接逼近。计算分析表明:最优一致逼近在保证下限性质和求解精度的同时收敛更快，提高了求解效率，便于工程应用。\n 四、提出了基于下限原理有限元法的安全系数计算的双曲线插值法。对于岩土工程中常用的强度折减系数，其规划问题是非线性的，不能直接利用线性规划进行求解。基于四边形单元的下限原理有限元法，根据强度折减系数与超载系数近似符合双曲函数的特点，通过调整强度参数使得超载系数逼近于1，可将边坡稳定性分析中常用的强度折减系数的非线性规划求解问题转化为线性规划求解问题。分析表明:采用拟合双曲线插值法求解强度折减系数的计算效率高于常规的二分法及割线法，且具有较好的收敛性;提出的方法能够充分利用当前高效的线性规划算法，便于工程应用。\n 五、提出了基于方位离散的Mohr-Coulomb屈服准则线性化方法。对于下限分析中屈服面的线性化方法，往往采用内接正多边形来保证解的下限性质。本文首先对方位角进行离散，为保证应力点在这些方位上不发生屈服，在各离散方位平面上建立屈服条件;同时引入伪粘聚力以保证其具有下限性质。该方法丰富了基于线性规划模型的下限有限元理论，为材料各向异性本构问题的计算打下了基础。\n 上述内容中，二至五是本文的创新点。

关键词：下限原理有限元线性规划屈服面逼近双曲线插值屈服准则线性化平衡方程

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超导磁体模型线圈电源的研制

超导磁体模型线圈电源的研制

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作者：付蔚中国科学院研究生院

学位级别：硕士

本文以国家“十一·五”大科学工程“稳态强磁场”建设为背景、以强磁场超导磁体模型线圈电源为研究对象，通过对不同电源的拓扑结构、原理进行比较分析，提出了稳态强磁场超导磁体模型线圈电源的主电路拓扑结构方案，在此基础上进... 详细信息

本文以国家“十一·五”大科学工程“稳态强磁场”建设为背景、以强磁场超导磁体模型线圈电源为研究对象，通过对不同电源的拓扑结构、原理进行比较分析，提出了稳态强磁场超导磁体模型线圈电源的主电路拓扑结构方案，在此基础上进行了主电路的参数计算和器件选择。根据主电路的设计结果，建立了超导磁体模型线圈电源系统的数学模型、进行了仿真验证、提出了超导磁体模型线圈电源的软开关全桥移相PWM峰值电流模式控制方式、并实现了控制器设计。在理论计算、分析的基础上，论文最后完成了主电路的设计与装置集成实现，并开展了电源装置输出电流、电压和电源稳定性等参数的实验测试分析研究。\n 本文从电源装置上获取最终实际输出波形分析，输出电流参数符合设计要求，但输出电压纹波较大。分析出输出电压纹波波形中低频成份较为严重，高频成份次之，低频纹波可能是由于控制回路的设计不合理造成，高频纹波可能是由于输出LC滤波环节没有设计不合理造成。文章最后分别从消除高频纹波和低频纹波的方案上继续做了一些研究，提出新的反馈方式和控制参数、改进LC滤波方案以便获得更好地滤波效果。

关键词：超导磁体线圈电源电路设计装置集成输出波形分析

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武湖地区作物需水与节水灌溉应用

武湖地区作物需水与节水灌溉应用

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第二届全国高效节水灌溉先进技术与设备应用交流研讨会

作者：杜铮万勇庞雄斌武汉市农科院农业机械化科学研究所

本文应用联合国粮农组织推荐的计算作物蒸散量的公式,计算了武湖地区作物的需水量;通过田间示范得出,滴灌节水效果最好,其次是浇灌、再就是畦灌。给出了作物的平均需水灌溉量和不同模式下的灌溉量,并通过气象服务进行节水灌溉调控。结... 详细信息

本文应用联合国粮农组织推荐的计算作物蒸散量的公式,计算了武湖地区作物的需水量;通过田间示范得出,滴灌节水效果最好,其次是浇灌、再就是畦灌。给出了作物的平均需水灌溉量和不同模式下的灌溉量,并通过气象服务进行节水灌溉调控。结果表明,按照作物需水和气象服务调控灌溉,不用投入资金可节水40%左右;工程节水加作物需水气象服务调控灌溉节水40%ˉ70%。工程节水结合作物需水调控灌溉为最有效最经济的节水灌溉途径

关键词：气象服务节水灌溉滴灌作物需水

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高压直流输电线路空气间隙外绝缘设计的若干问题探讨

高压直流输电线路空气间隙外绝缘设计的若干问题探讨

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2012中国国际输配电技术创新与应用交流峰会

作者：廖永力南方电网科学研究院高电压技术研究所广东广州510080

文章对高压直流输电线路空气间隙外绝缘设计中的若干问题进行了阐述和讨论。空气间隙距离的选取是直流输电外绝缘设计的关键技术问题，其中涉及外绝缘试验操作冲击波的选取、直流工作电压的影响、大风影响、高海拔影响等实际问题。经研... 详细信息

文章对高压直流输电线路空气间隙外绝缘设计中的若干问题进行了阐述和讨论。空气间隙距离的选取是直流输电外绝缘设计的关键技术问题，其中涉及外绝缘试验操作冲击波的选取、直流工作电压的影响、大风影响、高海拔影响等实际问题。经研究，本文探讨给出了操作冲击波头时间长度的建议，风偏的计算方法和可供工程设计用的空气间隙放电电压海拔修正系数。结合实际线路运行情况，超、特高压直流输电系统中的长波头操作冲击和高海拔修正影响变小等现象有利于缩短空气间隙距离。

关键词：高压直流输电线路外绝缘设计计算方法

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城市挤占农业用水量测算方法研究 ——以南水北调东中线受水区为例

城市挤占农业用水量测算方法研究 ——以南水北调东中线受水区为例

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作者：回晓莹中国水利水电科学研究院

学位级别：硕士

南水北调工程是优化我国水资源配置的战略性基础设施,对缓解黄淮海地区、特别是京津华北地区水资源紧缺,改善生态环境,保障粮食安全,促进经济社会可持续发展具有重大的社会、经济、环境效益。规划到2030年时,南水北调东线和中线分别实... 详细信息

南水北调工程是优化我国水资源配置的战略性基础设施,对缓解黄淮海地区、特别是京津华北地区水资源紧缺,改善生态环境,保障粮食安全,促进经济社会可持续发展具有重大的社会、经济、环境效益。规划到2030年时,南水北调东线和中线分别实现年调水量148亿m3和130亿m3,基本解决受水区的水资源短缺和生态环境建设的用水问题。根据国务院批复的《南水北调工程总体规划》,南水北调工程的近期供水目标主要是城市生活和工业用水,同时兼顾农业和生态用水,在南水北调工程通水后通过置换方式逐步返还城市生活和工业挤占的农业和生态用水。基于上述背景,论文以研究受水区城市挤占农业用水量的计算为核心,首先分析了受水区所在五省市1997～2007年水资源现状及开发利用情况,尤其是农业用水变化情况;其次,分为供水层面与用水层面两个角度对挤占农业用水量的计算方法进行了系统研究,并给出了每种方法的计算公式与主要参数确定原则;在此基础上,选取北京市、河南省受水区为研究案例,分别采用农业用水总量变化法、水库供水水量变化法进行了系统计算与分析,然后对整个受水区的挤占水量进行了综合分析;最后,从返还水量、水资源配置工程、政策机制保障三个方面对返还被挤占农业用水量的可行性进行了阐述,提出了初步的返还方案。主要研究成果如下:(1)探讨了受水区降水与水资源、及其开发利用变化趋势。1997～2007年间,受水区所在五省市总降水量与水资源量呈波动式变化,低于多年平均值的年份较多,且差值较大;京津冀地区降水量与水资源量呈逐年衰减趋势,1998年以来每年降水量与水资源量均低于多年平均值,河南省与山东省波动趋势明显。受水区所在五省市供用水总量基本是逐年减少的,从供水来看,地表水减少程度与速度明显高于地下水;从用水来看,除生活用水量是逐年增加外,工业、农业用水量均是减少的,工业用水量基本逐年减少,农业用水量略有波动。(2)分别从供水层面和用水层面提出了城市挤占农业用水量的计算方法,定量计算了受水区被挤占的农业用水量。采用农业用水总量变化法计算出北京市2000年、2007年城市挤占农业用水量分别为1.68亿m3、4.5亿m3;采用水库供水水量变化法计算出河南省2000～2007年逐年的挤占水量,其中2000年、2007年分别为0.91亿m3、2.31亿m3。鉴于数据资料的限制,受水区整体城市挤占农业用水量采用水库供水水量变化法的计算结果,2000年、2007年挤占水量分别为8.17亿m3、15.33亿m3。(3)提出了南水北调工程实施后被挤占用水量的返还方案。通过对可用于返还的水量的粗略匡算、水资源配置工程与政策机制保障的定性研究,说明了受水区返还挤占的农业用水量具有一定可行性,并在此基础上提出了几种可供选择的返还方案:外调水直供农业用水方案、直接置换方案、间接置换方案与水权有偿转换方案。

关键词：南水北调挤占水量水库供水水量变化法农业用水总量变化法

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溶盐堆HTS实验回路加热器系统辨识及智能控制

溶盐堆HTS实验回路加热器系统辨识及智能控制

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作者：邵伟涛中国科学院研究生院

学位级别：硕士

目前,世界面临化石能源逐渐枯竭和环境污染的严峻挑战,和平利用核能在世界范围内全面兴起,我国能源中长期规划将重点发展核能。为了提高核资源利用率,各国政府积极开展第四代核能技术研究,由中国科学院上海应用物理研究所承担的“钍基... 详细信息

目前,世界面临化石能源逐渐枯竭和环境污染的严峻挑战,和平利用核能在世界范围内全面兴起,我国能源中长期规划将重点发展核能。为了提高核资源利用率,各国政府积极开展第四代核能技术研究,由中国科学院上海应用物理研究所承担的“钍基熔盐堆”属于国际第四代先进核能系统中唯一的液态燃料堆,以钍作为核燃料,相比较其他四代堆型具有诸多优点。熔盐堆HTS实验回路对模拟熔盐堆各种运行工况及研究熔盐热工特性具有重要意义,是开发钍基熔盐堆关键技术之一。在HTS实验回路中熔盐加热器是回路关键设备之一,负责整个实验回路熔盐循环所需温度,而且其对控制系统的品质具有较高要求。建立一个合适的熔盐加热器系统动态过程数学模型是设计和改进控制系统的基础和前提,只有从数学模型出发,才能研究出适当的控制算法,才能进行控制系统优化。\n 本文以熔盐堆HTS实验回路加热器系统的动态特性辨识建模及其控制为目的,对熔盐加热器原理进行了理论分析,给出了熔盐加热器系统的输入输出模型。为了避免机理建模的粗糙性,提出了基于系统辨识的建模方法。在设计辨识实验时,本文以熔盐加热器的功率百分比作为系统输入信号,以熔盐温度作为系统相应的输出信号,采用基于广义最小二乘理论的辨识算法对加热系统进行数学建模。其中,系统辨识实验设计、数据预处理、辨识算法实现、模型结构辨识、模型验证、模型优化降阶等部分叙述详细,具有一定的工程指导价值。这种方法对系统高频动态特性的捕捉能力较强,并且在进行实验数据采集时对系统正常运行工况影响较小,所以值得推广。\n 随后,本文实现了基于BP神经网络的数字PID控制算法,并结合已辨识出的HTS实验回路加热器传递函数模型,对熔盐加热器系统进行了智能控制计算,设计出能够解决熔盐加热器大时滞非线性问题的自适应智能控制器,即BP-PID控制器,同时给出了相应的控制器参数,并进行了仿真分析。\n 本文所进行的系统辨识建模和智能控制研究,提出的数学模型及控制算法对控制系统设计和优化具有一定的指导意义,该方法同样适用于其他复杂系统的动态特性辨识建模与控制。

关键词：熔盐堆 HTS实验回路熔盐加热器辨识建模智能控制

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