摘要：由于风力机系统复杂的机械阻尼和大惯量等强非线性因素的存在,增大了控制策略设计与实现的难度。同时,对于变速风力发电系统而言,风力机的转速控制器设计是实现发电控制策略的重要环节。本文首先分析了定桨距变速风力机全风速段的发电策略,针对传统方案所存在的问题,提出了新型的控制策略,该策略在不同运行状态之间的过渡过程迅速平滑,有效降低了系统的动态载荷;其次,基于现有的风力发电系统分析了定桨距风力机的小信号模型,推导了风力机系统的传递函数,并为转速控制环设计了P ID控制器;最后,通过仿真和实验,验证了全风速段发电策略的可行性和有效性。

摘要：针对海量数据可视化过程中预处理时间长的问题,提出一种加速构造等值面提取索引结构的栅格构造算法.该算法以二叉区间树的span space划分为基础,利用栅格化方法对二叉区间树节点进行重构,降低了区间排序预处理计算规模,可将预处理效率提高50%左右.理论分析与实验证明,文中算法与传统最优算法有相近的活动单元搜索效率,能够大大缩短整个海量数据可视化过程,对实时性要求较高的可视化应用具有实际应用价值.

摘要：医学噪声图像的分割是一件非常困难的事情,为了同时进行噪声去除和图像分割,提出一种基于分解的图像活动轮廓分割模型.该模型是G空间图像分解模型和边缘、区域相结合的活动轮廓模型集成的一个变分泛函,由于模型直接求解困难,把它分裂成2个泛函极值——图像分解部分和图像分割部分.其中,图像分解部分是在G空间的泛函极值,用第二代曲波变换域的阈值收缩求解;分割部分是变分水平集泛函极值,其Euler方程为非线性偏微分方程,可用梯度下降流求解.实验结果表明,文中模型不但可对噪声图像去噪,而且在相同的实验条件下分割效果优于Chan-Vese模型、Snake模型、Level-set模型和ASM;不仅提高了图像的质量,还能较好地分割出目标部分.

摘要：随着中国交通建设和城市建设的迅猛发展,越江跨海盾构隧道工程大量增加,而且工程规模(隧道的直径和长度等)和水压条件也在增加。现阶段,仍未明确定义高水压,但一般以0.5MPa作为高水压的分界线。近期,中国在长江、黄河以及珠江等所建设的高铁、公路以及地铁等盾构隧道工程水压均超过了0.5MPa,正在筹划建设的琼州海峡隧道等水压更大,将高达2.0MPa,面临巨大挑战。为此,国家决定针对超高水压(2.0MPa)越江海长大盾构隧道工程安全问题展开“九七三”计划基础研究。研究采用理论分析、物理试验(室内、室外试验和模型试验)、数值模拟分析和监控测量等多种手段,针对其中涉及的多元、多相和多场耦合物理本质,对高水压水土与结构静动相互作用机理、盾构掘进中的动静力学机理、隧道结构特性及防水特性动态演化机理等核心问题进行深入系统的基础研究,提出了高水压下考虑渗流条件下的水土荷载计算理论和深水盾构隧道地震分析方法,建立了“机-土”动态作用力学模型,提出了盾构姿态、刀具磨损、开挖面稳定和高压成膜及闭气控制方法,提出了高水压大直径盾构隧道衬砌结构设计理论和高水压盾构隧道接缝长期防水安全与监控技术,最终形成超高水压越江海长大盾构隧道工程安全控制理论体系。为确保超高水压越江海长大盾构隧道工程安全提供设计理论依据,为实现大直径泥水盾构在超高水压等复杂条件下安全长距离施工提供理论支持。

摘要：为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机动力活塞的运行特性,找到提高自由活塞斯特林发动机效率的方法,对配气活塞固定不动时的动力活塞的气体作用效应进行了理论分析,并设计了动力活塞的单独运动实验,在此基础上提出了动力活塞自然频率的计算公式。研究了压缩腔压力波超前与滞后动力活塞位移两种情况下动力活塞受到的气体力的作用情况,采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时,一部分气体力发挥了气体弹簧的作用,使系统自然频率增大;当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时,一部分气体力发挥了惯性力的作用,使系统自然频率减小,且热源温度越高,系统的自然频率越大。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验,验证了上述气体力作用的效应与规律,利用此理论计算系统自然频率和实验相差不超过2%,使得斯特林发动机成功启动。

摘要：为研究航空微型涡轮发动机离心压气机的失速机理,采用数值模拟的方法,对压气机在设计点和近失速点的流场特征进行了研究,并对叶尖泄漏涡进行了建模。结果表明:在近失速工况下,更多的来自轮毂处的低能流和二次流会汇入叶轮通道近壁面的低速区,使得叶尖的堵塞加重,泄漏涡轨迹的偏转及其卷吸作用可能是造成这种现象的原因。通过在压气机机匣外侧引入虚拟镜像涡的方法,应用机翼涡对的不稳定性理论和面涡模型对泄漏涡建立了模型。应用该模型对本文研究的离心压气机以及三个国内外具有典型代表性的压气机进行了预测,表明模型得到的频率同计算和实验结果具有较好的吻合性,对德国宇航院压气机的预测频率与其实际频率的误差仅为2.8%。总体而言,当间隙高度较大时,模型的预测更为准确。

摘要：为了实现具有较强物理真实感的刚体破碎实时模拟,提出了一种基于预计算和Voronoi图的刚体破碎模拟方法.首先分析脆性刚体材料破碎过程,得到拟合性较好的正态分布种子点,在此基础上采用脱机增量算法和格雷厄姆凸包生成算法,生成刚体破碎的Voronoi多边形;然后根据能量守恒方程和材料力学分析,计算破碎区和裂纹区的半径,并根据碰撞过程中的能量转换约束条件推导出破碎后的碎片速度;最后计算碎片间的碰撞检测以及碰撞后的速度、姿态等,得到碎片的运动状态.实验结果表明,该方法不仅可以满足游戏、仿真中交互的实时性需求,同时碎片的产生以及运动符合物理规律,具有较强的真实感.

摘要：为了给混凝土结构耐久性研究和寿命预测提供参考,依据扩散理论和有限元数值模拟,对应力、碳化和酸雨等单一因素和多因素作用下的混凝土构件中性化区域的物质含量分布、pH值和中性化深度进行了分析。研究结果表明:在混凝土中性化过程中,完全碳化区内的CO2浓度曲线近似呈直线下降,部分碳化区内呈非线性下降,整体曲线呈指数分布,而H+和SO2-4呈非线性下降分布;混凝土内部Ca(OH)2含量和pH值是连续变化的,存在部分中性化区;应力、酸雨与碳化存在耦合效应,酸雨腐蚀初期抑制碳化进行;混凝土中性化深度的数值模拟具有一定的可信度。

摘要：针对传统三维矢量场纹理映射方法中矢量场方向信息表现不明确的问题,在经典冷暖光照模型基础上,提出了基于冷暖源的渐变光照模型和基于噪声中心的冷暖光照模型.首先应用Halton序列和Gauss滤波生成稀疏噪声,然后引入冷暖源、距离因子等概念,分别通过距离因子控制和基于纹理片元噪声变化的规律,实现了由纹理冷暖色温的变化来清晰地反映矢量场方向信息.实验结果表明,文中提出的2种光照模型均能够通过冷暖色温的变化清晰地从整体和局部两个方面反映出矢量场方向信息,有效地提高了可视化的表现效果.

摘要：定桨距风力发电机结构简单、成本较低,在恒速运行时主要依靠失速性能来调节输出功率。为了进一步提高该型风力发电机的输出功率,需要研究其在叶片深失速区内变速运行,实现在低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制,从而具有与变桨距变速风力发电机相媲美的功率特性。本文采用鲁棒P ID控制器设计转速控制系统,其动态响应特性符合设计要求。实验结果表明,定桨距变速风力发电机能够在设计风速范围内稳定运行,其变速控制系统具有良好的动态响应特性,依靠变速控制系统能够实现低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制。