检索结果-内蒙古大学图书馆

电力系统自动化 2023年第12期47卷 66-75页

作者：楼冠男蒋啸宇顾伟张靖秦琦黄靖雯东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 江苏省智能电网技术和装备重点实验室(东南大学) 江苏省南京市210096

在含高密度分布式电源的现代配电网仿真中,传统数值积分算法难以同时满足快速且稳定的仿真需求,对此提出一种基于事件触发的改进变分算法。首先,引入变分迭代法,求出配电网中双级式光伏电站典型状态变量对应的近似解。随后,对算法进行... 详细信息

在含高密度分布式电源的现代配电网仿真中,传统数值积分算法难以同时满足快速且稳定的仿真需求,对此提出一种基于事件触发的改进变分算法。首先,引入变分迭代法,求出配电网中双级式光伏电站典型状态变量对应的近似解。随后,对算法进行数值稳定性验证,并推导其极限步长。针对部分状态量计算消耗较多仿真资源的问题,引入事件触发机制,应用误差的范数推导锁值的触发条件,减少计算频次,提升系统的仿真效率。最后,分别对算法的数值稳定性及事件触发效果进行仿真验证。结果表明,基于事件触发的变分算法在保持高精度的前提下提升了仿真速度,且随着节点规模扩大效率优势更明显。

关键词：有源配电网变分迭代法事件触发数值稳定性高效仿真

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颗粒旋转对颗粒材料系统抗剪强度影响研究

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工程力学 2024年第11期41卷 125-133页

作者：童立红傅力徐长节华东交通大学省部共建轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌330013 华东交通大学土木建筑学院南昌330013 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心杭州310058

颗粒材料在土木工程中应用广泛,明确颗粒材料系统变形演化状态十分关键。采用离散元方法(DEM)对颗粒材料的直剪试验进行数值模拟,假定剪应变由颗粒自身旋转和滑移共同组成,并结合颗粒材料率态剪切强度理论,研究了颗粒材料系统在剪切过... 详细信息

颗粒材料在土木工程中应用广泛,明确颗粒材料系统变形演化状态十分关键。采用离散元方法(DEM)对颗粒材料的直剪试验进行数值模拟,假定剪应变由颗粒自身旋转和滑移共同组成,并结合颗粒材料率态剪切强度理论,研究了颗粒材料系统在剪切过程中的变形状态演化。为研究颗粒旋转对颗粒材料系统抗剪强度的影响,使用PFC3D对球形玻璃珠颗粒系统进行了等速率直剪试验的三维离散元数值模拟,得到了系统中颗粒自身旋转引起的滑移占总滑移的比例参数。结果表明,颗粒旋转是颗粒材料系统在剪切作用下,其内部结构演化的重要部分,由颗粒自身旋转引起的滑移占比不可忽略。通过监测剪切带内颗粒绕Y轴旋转的角度,获得了颗粒旋转的变化规律。在本研究所施加竖向应力范围内,随着竖向应力的增大,颗粒旋转引起的滑移占总滑移的比例减小;随着剪切位移的增大,旋转比例逐渐减小并趋于某一不受竖向应力影响的定值。通过对颗粒材料系统内部旋转演化的数值分析,进一步验证了颗粒材料系统率态剪切强度模型,并给出了确定理论模型关键参数的方法,为分析和确定颗粒材料系统强度提供依据。

关键词：岩土工程剪切强度理论离散元数值模拟颗粒旋转直剪试验

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各向异性介质空间—波数混合域直流电阻率法三维数值模拟研究

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地球物理学报 2022年第7期65卷 2729-2740页

作者：戴世坤凌嘉宣陈轻蕊张莹李昆中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 中南大学有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 西南石油大学地球科学与技术学院成都610500

将各向异性介质分成各向同性背景介质和各向异性异常介质,并提出一种空间-波数混合域方法实现了各向异性介质下直流电阻率法的三维数值模拟.不同于传统直流电阻率数值模拟方法,本文算法直接对空间域异常电位满足的偏微分方程沿水平方向... 详细信息

将各向异性介质分成各向同性背景介质和各向异性异常介质,并提出一种空间-波数混合域方法实现了各向异性介质下直流电阻率法的三维数值模拟.不同于传统直流电阻率数值模拟方法,本文算法直接对空间域异常电位满足的偏微分方程沿水平方向进行二维傅里叶变换,使水平方向转换成波数域,保留垂直方向为空间域,可根据地下介质电流密度变化的快慢灵活剖分.这样可把空间域异常电位满足的三维偏微分方程转化成不同波数满足的一维常微分方程,把一个大规模三维数值模拟问题分解为多个一维数值模拟问题,利用一维有限单元法求解方程组,并通过采用压缩算子迭代计算,最终获得较为精确的数值解.与自适应有限单元法对比验证了本文算法的正确性;测试了算法的收敛性,结果表明在满足精度要求的情况下,算法的收敛性只与异常体和围岩之间的电导率差异相关,而与异常体大小和埋深无关;分析了算法计算效率,结果表明算法的计算效率与剖分网格节点成线性关系,算法可在微型计算机中较快计算出剖分节点总数超过千万的各向异性模型的结果;设计简单观测系统并验证其具有反映地下各向异性结构特性的能力;最后模拟异常体沿着不同方向旋转不同角度时的响应特征,对比分析可知异常体为各向异性情况下,沿不同方向旋转相同角度或沿同一个方向旋转不同角度,在同一个位置上测量得到的视电阻率有差异.

关键词：空间波数混合域二维正反傅里叶变换有限单元法压缩算子

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裸露段海底电缆落锚撞击变形响应研究

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海洋工程 2024年

作者：黄忠顺沙欣宇闻婧哲苏凯中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江华东工程咨询有限公司广西广投北部湾海上风力发电有限公司武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室武汉大学海绵城市建设水系统湖北省重点实验室

船舶落锚撞击海底电缆事故频发，严重威胁其安全稳定运行。依托广西防城港某海上风电项目，采用无限元法模拟半无限地基及海缆的辐射效应，在ABAQUS中建立了船锚-海缆-海床有限元-无限元耦合模型，获取海缆落锚撞击时的变形响应规律，... 详细信息

船舶落锚撞击海底电缆事故频发，严重威胁其安全稳定运行。依托广西防城港某海上风电项目，采用无限元法模拟半无限地基及海缆的辐射效应，在ABAQUS中建立了船锚-海缆-海床有限元-无限元耦合模型，获取海缆落锚撞击时的变形响应规律，并研究了海床性质、撞击角度、落锚质量和撞击速度等因素对海缆损伤变形的影响。研究结果表明：1）海缆锚砸过程可分为冲击段、转折段和回弹段三个阶段；铠装钢丝层是主要的承载构件，内部结构层存在滞后效应；2）海缆局部凹陷变形随土体弹性模量增大而增大，海缆整体弯曲变形随土体弹性模量的增大而减小；3）光纤单元的纵向压缩率随冲击角度的增大而减小，冲击角度对铠装层凹陷变形影响不大。对于三芯复合海缆，在冲击角0°下出现光纤单元截面变形最大值，在冲击角60°时出现最小值；4）船锚的质量对海缆整体弯曲变形影响较大，船锚的速度对海缆局部凹陷变形影响较大。

关键词：海底电缆落锚撞击有限元-无限元耦合数值模拟结构损伤

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地下拱结构抗爆研究进展与展望

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防灾减灾工程学报 2024年第1期44卷 250-262页

作者：孟凡茂金丰年王鹏周健南陈海龙陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾全国重点实验室江苏南京210007 江苏省住房和城乡建设厅江苏南京210036

防护工程在战时能有效抵御打击并保存有生力量,历来是国家防御和威慑力量的重要组成部分。与地上防护工程相比,构筑在岩土介质中的地下防护工程具有更强的防护能力。然而,随着科学技术的发展,高技术武器和精确制导武器的命中精度、侵彻... 详细信息

防护工程在战时能有效抵御打击并保存有生力量,历来是国家防御和威慑力量的重要组成部分。与地上防护工程相比,构筑在岩土介质中的地下防护工程具有更强的防护能力。然而,随着科学技术的发展,高技术武器和精确制导武器的命中精度、侵彻深度和毁伤能力不断增强,对地下防护工程构成严重威胁。拱结构具有优异的力学性能,在地下防护工程中应用十分广泛,研究地下拱结构的抗爆性能对地下防护工程建设与发展具有重要意义。地下拱结构的抗爆问题涉及岩土介质中的爆炸冲击效应、岩土介质与拱结构的相互作用以及拱结构的动力响应与破坏机理等复杂的研究内容。国内外学者通过试验、数值仿真和理论分析等方法对爆炸荷载作用下地下拱结构的动力响应开展了较为系统的研究,取得了丰富的科研成果。从地下拱结构抗爆试验、数值模拟研究以及抗爆动力学理论三个方面讨论了地下拱结构抗爆研究进展,结合研究现状,指出未来应结合地下防护工程向深埋地、大跨度发展的趋势,加强地下拱结构原型和大比例模型结构抗爆试验、精细化数值模拟分析以及兼顾精度与实用的计算方法研究。

关键词：爆炸荷载地下拱结构动力响应抗爆分析

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反向射流作用下可回收火箭升阻特性

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哈尔滨工业大学学报 2024年第4期56卷 24-30页

作者：张晨曦林三春李易唐硕西北工业大学航天学院西安710072 陕西省空天飞行器设计重点实验室(西北工业大学) 西安710072 北京宇航系统工程研究所北京100076

可回收火箭动力减速过程中反向射流将大幅改变箭体气动特性,为获得反向射流对箭体气动特性的影响,利用数值模拟方法获得箭体升阻力系数,分析升阻特性变化规律并提出升阻特性表征参数。首先,对反向射流钝体构型进行数值模拟,将得到的结... 详细信息

可回收火箭动力减速过程中反向射流将大幅改变箭体气动特性,为获得反向射流对箭体气动特性的影响,利用数值模拟方法获得箭体升阻力系数,分析升阻特性变化规律并提出升阻特性表征参数。首先,对反向射流钝体构型进行数值模拟,将得到的结果与已公开的实验数据进行对比,验证了数值模拟方法的有效性。其次,采用RANS方法模拟了单喷管构型火箭多种典型飞行状态,得到箭体升阻力系数随迎角变化曲线以及升阻特性变化规律,通过对回流区内流动状态进行分析得到升阻特性改变的机理。最后,由反向射流对箭体气动特性影响程度提出表征参数。结果表明:反向射流会对箭体形成遮挡作用并影响箭体升阻力特性。有射流时升阻力特性受飞行高度影响较大,受飞行马赫数影响较小,与无射流时的规律恰好相反。大部分飞行工况下阻力系数小于0.1,部分高空飞行工况将出现负阻力。本研究提出以反向射流与箭体宽度比作为气动特性表征参数,可以较好地反映反向射流对箭体的遮挡作用并表征箭体在反向射流作用下的气动特性变化规律。

关键词：火箭垂直回收可回收火箭反向射流气动布局气动特性

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不同雷诺数下4∶1圆角矩形柱气动力特性及流场数值模拟研究

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工程力学 2024年第S01期41卷 332-338页

作者：于春放靖洪淼张记涛许浩然乔明哲刘庆宽石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心石家庄050043 石家庄铁路职业技术学院铁道工程系石家庄050061

圆角化处理的矩形柱绕流具有复杂的气动力和流场特性。为深入了解圆角矩形柱的雷诺数(Reynolds number, Re)效应,采用基于计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)的大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法,开展了不同Re下... 详细信息

圆角化处理的矩形柱绕流具有复杂的气动力和流场特性。为深入了解圆角矩形柱的雷诺数(Reynolds number, Re)效应,采用基于计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)的大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法,开展了不同Re下宽高比4∶1圆角矩形柱绕流数值模拟,研究了不同Re下圆角矩形柱的气动力系数、斯特劳哈尔数(Strouhal number, St)、风压系数和流场等变化规律。结果表明:表面风压和时均流场在Re≤4×10^(3)时,Re效应显著,但当Re>4×10^(3)时,Re效应较弱。当Re≤4×10^(3)时,升力系数均方根和平均阻力系数随着Re先增大后减小,在Re=1×10^(3)时达到最大;而St先增大后减小再增大,分别在Re=2×10^(3)时达到最大,在Re=4×10^(3)时达到最小。回流长度随着Re先减小后增大,尾流旋涡中心逐渐后移。

关键词： 4∶1圆角矩形柱大涡模拟方法雷诺数气动力特性流场

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基于MRD优化布置的水轮发电机组碰摩系统振动抑制

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振动与冲击 2024年第13期43卷 1-11页

作者：张雷克聂梁张金剑王雪妮马震岳太原理工大学水利科学与工程学院太原030024 大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116023 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300354 河南省黄河流域水资源节约集约利用重点实验室郑州450046

针对水轮发电机组转子-转轮系统碰摩故障问题,采用磁流变液阻尼器(magneto-rheological damper,MRD)对轴系振动进行抑制,旨在探究MRD对机组轴系振动的影响规律及其对系统碰摩故障的抑制效果。首先,将机组轴向位置函数引入MRD非线性动力... 详细信息

针对水轮发电机组转子-转轮系统碰摩故障问题,采用磁流变液阻尼器(magneto-rheological damper,MRD)对轴系振动进行抑制,旨在探究MRD对机组轴系振动的影响规律及其对系统碰摩故障的抑制效果。首先,将机组轴向位置函数引入MRD非线性动力学模型,推导了碰摩故障下含轴向分布参数的MRD-转子-转轮系统动力学方程。其次,基于数值模拟方法,以机组转速为控制参数对比分析了是否考虑MRD的转子-转轮系统非线性动力学行为。最后,研究了不同MRD轴向布置参数对碰摩转子-转轮系统动力学行为的影响。研究结果表明:MRD的加入对转子、转轮非稳态运动具有良好约束作用,能够显著减小转子、转轮振动幅值,有效避免了机组轴系碰摩故障的发生;当阻尼器位置参数s_(1)、s_(2)分别取0.25与0.95时,MRD对系统的减振效果最佳。通过在机组轴系合理布置MRD,可有效改善系统振动情况,从而为水轮发电机组振动控制提供有益指导。

关键词：水轮发电机组转子-转轮系统碰摩磁流变液阻尼器(MRD) 振动优化控制

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半约束下小水线面三体船阻力特性仿真研究

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中国造船 2023年第1期64卷 192-204页

作者：袁在思向先波黄骁王浩天向巩华中科技大学船舶与海洋工程学院武汉430074 船舶与海洋水动力湖北省重点实验室武汉430064 中国舰船研究设计中心武汉430064 流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

基于数值仿真方法研究了一种高性能水面船型——小水线面三体船的垂荡、纵摇运动及侧体位置对其所受阻力的影响。采用RANS方程和SST k-ω湍流模型,对其在不同约束条件下的水动力性能进行数值仿真,讨论不同约束条件对仿真结果的影响。在... 详细信息

基于数值仿真方法研究了一种高性能水面船型——小水线面三体船的垂荡、纵摇运动及侧体位置对其所受阻力的影响。采用RANS方程和SST k-ω湍流模型,对其在不同约束条件下的水动力性能进行数值仿真,讨论不同约束条件对仿真结果的影响。在半约束条件下数值模拟其不同侧体位置的水动力性能,研究侧体布局对其阻力的影响。结果显示,半约束时三体船的模拟阻力较全约束时在低、中、高航速下分别增加了6.8%,4.5%和7.5%;不同侧体布局时,三体船的总阻力差异主要来自于压差阻力(变化率为27.7%)。研究表明论文使用的CFD模拟方法是有效的,同时释放垂荡和纵摇自由度时小水线面三体船的总阻力模拟结果较全约束时有所下降;高航速下(Fr=0.5),侧体纵向、横向相对位置的改变会形成不同性质的兴波干扰,显著影响船体阻力。

关键词：小水线面三体船船舶阻力 CFD 侧体位置垂荡和纵摇

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我国煤与瓦斯突出机理70年发展历程与展望

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煤田地质与勘探 2023年第2期51卷 59-94页

作者：张超林王培仲王恩元许江李忠辉刘晓斐彭守建中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室江苏徐州221116 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044

煤与瓦斯突出灾害的有效防治一直是我国煤矿安全生产面临的挑战性难题,其前提和基础是对煤与瓦斯突出机理的深入研究。全面阐述我国近70年来在煤与瓦斯突出机理研究领域所开展的工作和取得的成绩,其研究过程分别经历了积极探索阶段(1955... 详细信息

煤与瓦斯突出灾害的有效防治一直是我国煤矿安全生产面临的挑战性难题,其前提和基础是对煤与瓦斯突出机理的深入研究。全面阐述我国近70年来在煤与瓦斯突出机理研究领域所开展的工作和取得的成绩,其研究过程分别经历了积极探索阶段(1955—1977年)、理论奠定阶段(1978—2002年)、快速发展阶段(2003—2015年)和稳定发展阶段(2016年至今);基于文献计量学方法和科学知识图谱分析,探讨了突出机理的研究热点和前沿趋势。分别从理论假说、物理模拟、数值模拟3个方面系统总结了我国煤与瓦斯突出机理研究进展:理论假说方面,在综合作用假说的基础上,针对我国煤矿实际情况形成了以流变假说、球壳失稳理论、力学作用假说等为代表的新观点和新理论,奠定了突出理论研究基础;物理模拟方面,围绕突出主控因素、多物理场演化、能量转化与失稳条件、地质构造与构造煤、两相流致灾机制等方面进行了大量的试验研究,基本掌握了突出的发动条件、发展过程、演化规律及影响因素;数值模拟方面,主要开展了突出煤层、地质构造和突出两相流等方面的模拟研究,然而由于突出过程和影响因素的复杂性,仍无法实现突出全过程的模拟分析。目前,已初步形成了具有我国特色的煤与瓦斯突出理论体系,但时有发生的突出事故表明突出防治形势依然严峻。结合研究现状和发展趋势,认为应进一步研究突出全过程、全要素、全时空耦合演化过程,分析含瓦斯煤多尺度流变行为,探索煤层储能与动态释放过程,揭示复合与次生灾害成灾机制,形成煤与瓦斯突出耦合演化机理、力学模型、能量模型和灾变模型;在此基础上针对典型突出场景,开展复杂地层下突出物理模拟试验和全过程数值模拟反演,实现突出危险的实时监测和连续预警。

关键词：煤与瓦斯突出突出机理科学知识图谱理论假说物理模拟数值模拟研究进展

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