油藏热流固耦合模型及应用

针对变温变形油藏的耦合渗流规律这一亟待研究的课题,综合分析油藏中流体力场、固体力场、温度场之间的耦合关系和三场耦合的力学机理与结合点,认为油藏中热效应与流体孔隙压力导致岩石变形;岩石变形与流体渗流导致温度场变化;岩石变形与热效应导致储渗特性和孔隙流体压力的改变从而影响流体渗流,以上三种效应是同时发生的.建立了一个反映变温变形油藏实际的热-流-固耦合模型,利用此模型进行了几项对热采油藏地层损害和石油生产有着重要影响的参数、指标的计算与分析.     

基于Boltzmann方程在外加电场和磁场作用下热传导及电磁热弹性理论

从Boltzmann方程出发,应用缓变场中自由电子近似推导出金属电磁介质材料的电-磁-热耦合的热传导定律.结合能量方程和弹性理论方程给出几种典型的多场耦合的电-磁-热弹性理论的基本方程,如抛物线型、双曲线型以及双向相位延迟型的电磁热弹性理论的基本方程.     

非等温气固耦合模型的有限元分析

以连续介质理论的混合物理论以及渗流场、应力场、温度场三场耦合机理为基础,建立了气-热-力三场耦合的非线性数学模型,对于一定边界条件下的耦合模型提出了解耦方法,进行了有限元分析,为解决工程中气-热-力耦合问题提供基础.     

水轮发电机多物理场综合优化设计

以水轮发电机为典型复杂产品研究实例,深入分析了电机稳态工作时多物理场的相互耦合作用,对电机的电磁场、通风散热流-固热耦合场进行了数值分析和计算,计算结果切实有效.在此基础上,从系统的角度出发,通过对电机设计过程中电磁、通风、散热学科进行分析,确立了学科间的参数耦合关系,建立了电机综合优化设计模型,采用集成优化方法MDF...     

油浸式变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法研究

介绍了一种基于有限元法的变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法。通过建立变压器二维模型,采用有限元法求解变压器内磁通密度分布;并计算变压器铁心及绕组损耗。随后,采用多物理场间接耦合方法将损耗作为热源加载条件求解变压器流体-温度场,分析变压器内部油流速度及温度分布。对35 kV油浸式变压器进行二维电磁-流体-温度场分析,将温度仿真结果与经验公式的热点温度计算结果进行对比,验证了方法的有效性和正确性。     

母线设备的电-磁-流-热多物理场耦合分析

利用MpCCI耦合接口软件实现了母线电磁场-流场-温度场的耦合分析.利用Ansys软件对母线进行电磁分析,Fluent软件对母线及周边流场进行分析,二者基于MpCCI耦合平台进行交换数据与协同计算迭代求解.分析了不同工作电流对母线及周边流场电-磁-流-热的各参数影响,考虑了热损耗对流场的作用与对流散热对母线材料的影响.模拟结果表明,磁感应强度、焦耳热损耗、温度、空气流速均会随工作电流增大而增大.该方法分析结果与实际相符且具有良好的收敛性,同时也为电磁设备的多物理场耦合分析提供了新思路.     

电动汽车用轮毂电动机前沿技术动态及展望

介绍了国内外轮毂电动机技术的前沿动态与应用现状,系统叙述了永磁轮毂电动机的类型、结构与研究概况,归纳总结了永磁轮毂电动机磁场调节的3种方式,阐述了永磁轮毂电动机结构优化设计、转矩控制策略、轮毂电动机电磁振动与电磁噪声控制方法等关键技术.同时,对永磁轮毂电动机多物理场耦合效应等问题进行了分析.最后对电动汽车用轮毂电动机集成设计、容错、线控、多场耦合分析及整车优化设计等技术进行了讨论,并对其未来发展趋势进行了展望.     

基于电磁-热-流耦合场的多回路排管敷设电缆载流量数值计算

多回路电缆以集群方式敷设时,各回路之间的电磁耦合和热耦合都将加强,对电缆导体线芯和金属外护套的交流电阻及涡流损耗的影响均不可忽略。为准确计算四回路电缆在4×4孔排管敷设方式下的载流量,借助于Comsol和MATLAB软件建立电磁-热-流耦合物理场有限元模型,将电磁场、温度场及排管内空气流速场耦合求解。首先通过求解电磁场计算电磁热损耗,然后作为载荷施加于传热模型进行温度场分布计算。该模型对电缆复杂的邻近效应、趋肤效应进行直接仿真计算,考虑了金属材料电阻率随温度的变化关系,且传热模型中耦合了空气自然对流、热辐射和固体热传导3种导热方式。利用所提模型对6种排列方式下的电磁热损耗和温度场分布进行计算;并利用二分法计算相应的载流量。结果表明,排列方式对电缆间的邻近效应有较为显著的影响,优化排列方式可降低电缆损耗、提升载流量。     

高超声速气动热的耦合计算方法研究

为了准确预测高超声速飞行器承受的气动热载荷,需要进行流动-传热耦合分析.采用耦合传热方法,考虑流体流动和结构传热之间的实时相互影响,对圆柱壳高超声速气动加热风洞实验进行了三维非定常数值模拟,将数值模拟结果与实验结果进行了全面对比,得到的表面压力、冷壁热流、热壁热流和温度分布与实验结果符合良好,验证了耦合计算方法的准确性,提高了气动热模拟精度,实现了气动加热的准确计算.     

机械密封动静环的热流固耦合分析

本文以计算流体动力学及热流固耦合数值计算理论为基础，对处于高速、高温、高压等高参数极端工况的机械密封摩擦副密封环界面、流体膜及工作流场进行了热流固耦合数值计算分析，为高参数机械密封动环的进一步结构优化设计提供依据。因此，对密封环进行热流固耦合方面的研究就显得非常有必要。     

宽带钢冷连轧机综合耦合模型的分步解耦设计

对影响板形、板厚和张力的各种轧制因素进行了系统的理论分析,建立了冷连轧机综合耦合模型.针对耦合模型的特点提出分步解耦设计策略,相对于常规解耦设计可明显简化解耦过程,并给出各解耦环节的简化方案以利于实际工程应用.基于某1250mm八辊五机架冷连轧机第1机架的实际参数,采用Matlab/Simulink工具对简化后的分步解耦系统进行分析,仿真结果表明其可有效消除轧制过程中板形、板厚和张力控制之间的耦合影响关系.     

逐次降维解耦方法

本文提出一种逐次降维的解耦方法,可以对系统中的耦合支路逐次分离解耦。这种方法同Rosenbrock对角优势判断方法及Sinskey相对放大系数方法结合,可以使大系统的控制系统设计得到简化,具有比较广泛的应用。本文着重叙述这种方法的原理和应用。     

概念设计阶段机翼流固弱耦合设计系统开发

针对机翼概念设计阶段存在的气动载荷与结构变形之间的耦合效应问题,结合机翼概念设计阶段模型简化、快速估算的特点,提出了基于弱耦合迭代的流-固耦合效应的解耦方案。通过改进基于径向基插值函数的流-固耦合数据交换技术,采用基于最小变形能的气动载荷分布估算及惯性载荷的分布算法等技术,实现了气动载荷等效转换为结构载荷;并开发和验证了面向概念设计阶段的机翼气动-结构耦合设计原型系统,为实现机翼的气动结构耦合设计提供一种可行的替代方案,达到了提高气动载荷与结构分析载荷转化的效率,避免求解复杂的多学科分析模型的目的。     

一种基于核ridge回归的解耦控制系统

提出了一种新的基于核ridge回归的解耦方法。该方法具有传统径向基(RBF)神经网络解耦方法对被控对象数学模型依赖性小的特点，同时又能有效地克服RBF神经网络解耦方法对训练样本要求高、噪声敏感和解耦速度慢的缺点，经核ridge解耦器补偿后的控制系统具有被调节量和调节量之间耦合作用小、动态特性好、稳定性强的优点。补偿后的控制系统具有很强的校正能力，对外界各种干扰也有较强的解耦效果和控制质量。仿真试验表明，采用核ridge解耦器的多变量控制系统能够有效地解除系统各变量之间的耦合作用，且结构简单、易于实现，大大增强了解耦控制系统的实用性能。     

多变量时滞过程的解耦内模控制及应用

针对工业过程中常见的多变量时滞输入输出系统,基于内模控制结构提出了一种解析解耦内模控制器矩阵的设计方法,该方法设计的内模控制器同时具有解耦器和控制器的作用。其优点是能够实现标称系统输出响应之间的近似或完全解耦,且用遗传算法对于解析模型进行降阶或近似处理,从而简化了推导解耦控制器矩阵的运算量;并可以通过调整内模控制器的滤波器时间常数来补偿被控过程的模型不确定性所导致的控制品质下降。用该方法对国产200MW火电机组带汽—汽换换热器的多变量强耦合再热汽温控制系统进行了控制系统的设计和仿真研究,仿真结果证明了该方法的有效性。并且在过程模型和过程失配时显示了较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

旋转飞行器的一种解耦模糊控制方法

研究旋转飞行器的解耦控制问题.考虑飞行过程中耦合对象系统的时变性,采用串联解耦网络对开环系统进行近似解耦,并采用模糊PID控制对闭环系统进行设计,实现了纵向和侧向通道之间的稳态解耦.仿真算例表明,该方法有效消除了旋转飞行器纵、侧向通道之间的耦合效应,在飞行状态时变的情况下能够获得良好的动态性能.     

基于自抗扰的高超再入飞行器轨迹线性化控制技术

在高超再入飞行器运动模型的基础上,全面分析了全弹道3通道间的运动学耦合、惯性耦合、气动耦合和控制耦合.针对该强耦合系统的姿态跟踪问题,基于时标分离和奇异摄动原理,分别在姿态环慢回路和快回路设计了基于自抗扰的轨迹线性化控制器.结合控制器的设计过程,从前馈、反馈、干扰观测与补偿等角度全面分析了自抗扰轨迹线性化控制方法的通道解耦机理.仿真结果验证了解耦机理分析的正确性,表明自抗扰轨迹线性化方法具有很好的解耦效果,适合用于强耦合系统的控制器设计.      

多变量模糊控制系统的前馈解耦

为实现多变量模糊控制系统的动态解耦，基于前馈解耦思想和神经网络理论，提出了一种多变量模糊控制系统解耦的新方法——模糊前馈解耦法,模糊控制器和解耦部分独立设计，解耦由两层神经网络实现，节点少，其活化函数采用分段线性函数．利用简化的学习算法，根据系统输出误差，在线调整网络权值，从而实现动态解耦而无需辨识被控对象的模型，该方法结构简单且计算量小，适于实时多变量过程控制，仿真证明了该方法的有效性。     

有公共连接点的耦合电感的去耦等效

讨论有公共连接点的两个耦合电感的简单去耦等效变换以及由此衍生的两个特例———耦合电感的串联和并联;讨论了多重耦合电感的去耦相对独立性以及某些含有复杂耦合电感电路的快速去耦等效方法。     

前馈补偿法在空调系统控制中的应用

采用机理分析和实验数据分析相结合的方法，建立了变风量空调的数学模型，并依据此模型建立了四输入、四输出的变风量空调系统的传递函数矩阵．针对该系统采用前馈补偿法设计了变风量空调系统的解耦补偿器，该解耦补偿器可以使所研究的变风量空调控制系统的开环和闭环传递函数矩阵都变换为对角矩阵，从而解除各个控制回路之间的耦合，使变风量空调系统实现解耦．实验结果表明，该解耦控制方法在变风量空调中的应用效果较好，提高了系统的控制品质和性能。