摘要：针对孤网模式下水电机组PID控制策略鲁棒性差的缺点,提出基于双模型、实时反馈线性化、非线性特性补偿器和广义预测控制器的自适应广义预测控制策略(Adaptive Generalized Predictive Control,AGPC),以实现对水电站全工况实时最优控制。首先基于BP神经网络和改进樽海鞘算法构建高精度非线性水轮机模型,并结合PID控制器、引水系统、随动系统、发电机等模块搭建非线性水轮机调节系统仿真平台,然后通过定量计算揭示广义预测控制器直接应用于非线性水轮机调节系统的不合理性。进一步,结合实时反馈线性化和基于预估控制信号设计的水轮机非线性特性补偿器,提出孤网模式下广义预测控制器在水电站应用策略。最后,搭建了基于AGPC的非线性水轮机调节系统仿真平台,并以某电站真实数据验证了所提控制策略适用性、可靠性以及优良的鲁棒性。

摘要：随着先进制造技术、多学科交叉和人工智能科技的飞速发展,高端装备呈现出轻量化、集成化、复合化、功能化、智能化、柔性化和仿生化等发展趋势.传统结构研究存在结构设计和制造相互分离,复杂结构制造效率低、实际制造结构的性能指标和使用可靠性大幅低于设计理论预测、结构多功能一体化程度不足、经济成本过高等问题.此外,先进工业装备对材料、结构的使用性能、使用环境要求越来越高,亟需开展结构的设计、制造、功能、应用一体化研究,为解决我国先进制造“卡脖子”技术难题提供理论依据和技术支持.轻量化多功能点阵超结构具有轻质高强、抗冲击吸能、减振降噪等性能优势,在航空航天、交通运输、国防、生物医疗、能源、机械等工业领域具有巨大的应用潜力.有鉴于此,受多晶体微结构的多尺度力学设计启发,以“点阵超结构力学设计”为主题,开展点阵超结构的节点、杆件组元,胞元类型、双相结构、梯度结构、多层级结构等典型点阵超结构的几何构筑和力学设计,并阐明多晶体多尺度微观结构启发的点阵超结构力学设计基本原理、多功能力学性能调控方法,以及点阵超结构在不同类型载荷下的结构变形和失效物理机理.

摘要：为了分析轴流泵内部流场的瞬时特性,结合非定常不可压牛顿流体的控制方程和RNGk-ε双方程湍流模型,考虑各过流部件之间的相互干涉作用,在Fluent软件中应用SIMPLEC算法和滑移网格技术,在一个完整的转动周期中对4000ZLQ53.5-6.6 JS型立式轴流泵全流道内的三维湍流流场进行了数值模拟.给出了在叶片角为0,°设计流量工况为53.5 m3/s时叶轮进出口干涉面的压力、速度与涡量云图,直观地显示了一个转动周期内叶轮干涉面的干涉情况.对干涉面物理量云图进行对比分析,得出了轴流泵内部流场瞬时特性的数值模拟计算结果.引入动态特性预测方法,对瞬时计算结果时均化,将动态特性预测结果与泵站的现场测试数据进行对比,证明了该数值模拟方法的可行性.这表明,计算所采用的轴流泵装置非定常三维湍流流场的数值模拟方法,是人们认识轴流泵流场流动与干涉机理的有效理论手段.

摘要：为了精确预报煤矿井下硫化氢含量,防止硫化氢含量超标带来的危害,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,设计研制了一种便携式硫化氢检测仪。该仪器采用中心波长为1 590 nm的分布式反馈激光器,结合多次反射的郝里奥特长光程气体吸收池,可以满足煤矿井下0~200 mg/L硫化氢的实时检测。离线标定和实验室测试得到检测仪测量的相对误差为±2%,最快响应时间为0.5 s;通过实验室测量六盘水大湾煤矿120205采煤工作面上隅角和采空区的气体成分,结果表明,便携式硫化氢检测仪稳定可靠,能够满足煤矿井下硫化氢预警的要求。

摘要：水电是具有灵活调节作用的清洁能源,在维持电力系统稳定性,保证电能质量方面发挥了其他能源难以替代的作用。随着风、光等可再生能源在电网中的比例进一步增加,传统的水电机组控制策略已难以满足应对各种复杂工况的要求。尽管针对水电机组先进控制策略的理论研究已较为成熟,但应用受制于算法本身的复杂性和现实条件。为此,在传统PID控制的基础上,分别利用智能优化算法和神经网络寻找和拟合不同工况下的最优PID控制参数,设计了适应于水电机组工况变化的自适应PID控制器。仿真结果表明,相比传统的定PID控制器,设计的自适应控制器能够根据工况变化自动调节PID参数,实现了在不同工况下均能保持最优控制性能的目标。

摘要：为了减少外啮合直齿轮泵的主、从动齿轮与其端面浮动套筒间的磨损,进而提高齿轮泵的容积效率及使用寿命,分析了齿轮泵端面磨损的机理,得出其所受合力与力矩不平衡是产生磨损的根本原因.由齿轮泵主要参数推导出了其外侧受力与力矩的表达式.基于遗传算法,以耳型浮动套筒所受合力为目标函数,以耳型浮动套筒密封圈的外径、内径、角度和弹性强度作为自变量,在力矩平衡和密封圈宽度的约束条件下,求得当目标函数最小时自变量的值.最后分别对参数优化前后浮动套筒的外啮合直齿轮泵建模并导入PUMPLINX中进行数值模拟,通过对比分析后发现,优化后的耳型浮动套筒所受合力基本为零,受力条件得到改善.本研究可为齿轮泵的密封设计提供技术参考.

摘要：传统高分子材料由于内部分子链无规则缠绕的特点,导致其热导率较小。近年来,拥有高导热特性的新型高分子材料在众多领域都显示出了极大的发展潜力。随着研究的不断深入,具有优秀导热能力的石墨烯等低维碳材料引起越来越多人的关注。引入石墨烯制作的高分子复合材料具有较高的导热性能,在热管理方面具有很大的应用前景。本文使用非平衡态分子动力学方法计算了石墨烯点缺陷对石墨烯-高分子复合材料界面热导和整体热导率的影响。石墨烯层的界面热导受点缺陷密度的影响较大。当石墨烯缺陷密度由0%增大到20%时,其界面热导由75.6 MW·m-2·K-1增加为85.9 MW·m-2·K-1。石墨烯点缺陷造成sp2共价键断裂、结构刚性下降,导致其振动态密度的低频分量增加,增强了与高分子基质间的低频能量耦合,进而提高了界面热导。而点缺陷密度的增大对复合材料整体热导率也具有相似的提升效果(从40.8 MW·m-2·K-1增加为45.6 MW·m-2·K-1)。此外,高分子基体在石墨烯界面处会造成局部密度提高,但石墨烯点缺陷对高分子材料局部密度提升并无显著影响。这些计算结果加深了对石墨烯与高分子基体间导热机理的理解,并有助于开发和设计具有优异热学性能的高分子复合材料。

摘要：针对迷宫式最小流量阀的压降过于集中在节流盘片迷宫流道的前段而容易引起强烈冲刷和材料侵蚀的不足,设计连接槽优化结构来连接各迷宫流道,用于改善阀内节流盘片的流动特性。通过CFD数值模拟,对比添加连接槽前后最小流量阀的流场分布及各级压降、流速曲线,可知添加连接槽后迷宫流道的压降更加均匀地分布在各降压级上,局部压力突变区域明显减少,更不容易发生汽蚀。其次,添加连接槽后,降低了各降压级的平均流速,有利于减轻振动及噪声危害。因连接槽使盘片流动空间稍为增大,则对应的出口速度也略增。另外,添加连接槽也使盘片套筒的进口流态由漩涡过渡转变为平稳过渡,使阀门工作更稳定。

摘要：为使泵站系统安全可靠运行的同时降低工程投资,采用多目标粒子群算法对停泵水锤防护进行优化计算,以单向调压塔的直径、初始液位、泵出口阀门的关闭规律为设计变量,目标是控制单向调压塔的体积以及系统的最大压力和最小压力,结合工程要求及规范确定了设计变量的范围和约束,通过迭代计算确定了最优的单向调压塔设计尺寸和阀门关闭规律。结果表明:优化后调压塔有效体积减小44.1%,最大水锤压力相比事故停泵减小168.5 m,该算法能够有效地应用于水锤防护的多目标优化问题中,得到了可靠且经济的防护方案。

摘要：在水轮机领域,流动分析技术已经成为设计开发的常规工具。随着水轮机单机容量和尺寸的加大,其运行稳定性日益受到重视,这使得水轮机内部非定常流动的数值计算成为必要。本文讨论了动静干涉、移动网格的不同数值计算方法,并应用"滑移网格技术"对混流式水轮机进行了非定常流动计算,分析了部分负荷工况下的流态和压力脉动。