间冷式电冰箱箱体的Z传递函数模型（Ⅱ）——应用实例

为了模拟实际箱体内空气温度,基于Part Ⅰ开发的计算单箱室箱内空气温度的基本方法,开发了实际间冷式冰箱箱体模型。在建模过程中,通过虚拟箱室方法将风道转化为虚拟箱室,实际间冷式冰箱箱体模型可由单箱室模型串联或者并联组合。在间冷式单箱室中验证Z传递函数方法,算法速度约为通常所用的直接求解微分方程的四万倍,最大误差为0.06℃。对某间冷式冰箱的仿真结果表明：模拟与实验得到的箱内空气温度与实验值最大误差为1.32℃,平均误差为0.4℃。     

基于导热微分方程新解法的人体温度仿真

传统直角坐标系下的导热微分方程与人体几何特性匹配较差,造成方程求解精确度低,从而引起人体温度仿真值与真实值偏差较大。针对这一问题,文章基于人体椭圆柱体的几何特性,将导热微分方程从直角坐标系转化为椭圆柱坐标系,采用交替方向全隐格式的有限体积法对方程进行离散、求解;同时给定初始温度以及边界条件,对人体温度进行仿真。将本文仿真结果与传统导热微分方程的计算值以及实验值进行对比,得出本文的计算方法正确且计算精度较高。     

热壁条件下油汽热爆燃数值模拟研究

探讨了汽油.空气混合物受热起燃过程的详细化学反应机理,建立了基于化学动力学和热力学相结合的油汽热爆燃起燃过程统一的仿真模型;基于该模型,对在密闭坑道的油汽混合物受到热壁的加热作用而着火过程,采用PISO算法进行了数值模拟;数值模拟结果与笔者实验结果吻合较好;同时根据计算结果,对热壁条件下的油汽热爆燃的引燃过程和特征参数的变化规律进行了分析.研究结果表明,统一模型综合考虑了详细化学反应、边界条件、传热传质,能较好解决油汽热爆燃的起爆过程的数值模拟问题;热壁条件下油汽混合物引燃分为五个阶段,即:缓慢氧化阶段、快速氧化段、着火段、熄火段、熄灭段;快速氧化段和缓慢氧化段以汽油自燃点为分界;油汽的着火温度远高于汽油自燃点;各组分在化学反应中的不同阶段的特征和作用并不相同.     

基于传热增广模型的轨迹优化与防热结构分析

在考虑飞行器结构温度约束的轨迹设计问题中,采用一般约束热流密度的轨迹优化模型存在反复迭代、不能考虑轨迹、传热之间耦合关系等缺点.针对这些问题,提出一种传热增广的轨迹优化模型.利用空间差分将传热方程转化为一阶微分方程组,与运动方程组成传热增广的系统状态方程,从而能在轨迹优化中对结构温度直接进行约束.算例仿真说明了基于增广...     

锅炉对流受热面非线性动态过程的数字仿真

根据直流锅炉对流受热面管内介质及管外烟气流动传热所遵循的质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程及金属蓄热方程，采用分布参数法建立了考虑喷水及蒸汽冷凝等情况的过热器、再热器及省煤器动态过程数学模型，该模型能够计算包括参数变化幅度大、锅炉启停与事故状态下的对流受热面动态特性。作为一个例子，计算了石洞口第二电厂1993年7月6日冷态启动过程锅炉主蒸汽压力与温度、再热蒸汽温度及省煤器压力与出口温度等参数随燃料量的变化关系，结果表明计算值与测量值比较一致，所建立的模型是正确可靠的.     

航空升压式空气循环制冷组件动态特性的仿真研究

详细描述了航空升压式空气循环制冷组件的工作原理。建立了该组件中压气机、涡轮、转轴以及中间冷却器的非线性动态模型。根据部件动态特性的不同时间尺度,分别考虑气体的压力、温度以及转轴转速随时间的变化过程。在MATLAB/SIMULINK系统仿真环境下,采用模块化的建模思想开发了该组件的动态仿真工具箱。以某型飞机环境控制系统的升压式空气循环制冷空气循环制冷组件为例,进行了仿真计算并给出系统的稳态结果和动态过程分析。     

方坯连铸流动传热的三维耦合数值仿真

在考虑速度粘性耗散项的情况下建立了方坯连铸三维稳态流动传热耦合数学模型,模型中对二冷区传热边界条件的处理与以往模型相比更加准确.应用该模型和早前基于有效导热系数方法所建立的方坯连铸二维非稳态有效导热系数模型对涟钢1号ROKOP方坯连铸机(150×150mm2)连铸过程中拉坯方向上一定区域内的流动与传热现象分别进行了数值仿真,计算结果对比分析得出,在仿真运算所选取的钢液对流较强的计算域内,三维耦合模型能更为准确地预测出铸坯的温度场.另外,通过两种数学模型对铸机整个冶金长度范围内的凝固过程进行了复合数值模拟并设计出了相应的二冷方案.连铸机的生产实践表明,二冷设计方案非常合理,连铸过程的数值仿真结果具有较好的可靠性和实用性.     

考虑火炮膛内热散失的内弹道建模与仿真

针对发射药内弹道性能预估时,火炮膛内热散失修正程度难以确定的问题。提出了一种基于密闭爆发器实验的发射药燃气膛内传热计算方法,根据该试验测得的压力与时间信号及发射药燃气在密闭环境中做功能力与压力之间的关系,确立发射药燃气与膛壁的传热方程,结合内弹道方程组,得到考虑火炮膛内热散失的内弹道模型,并将该模型用于双芳-3发射药的内弹道性能预估。结果显示仿真得到的最大膛压、初速与实测结果的误差均小于2.5%,表明了该模型的有效性和优越性。     

不均匀大气结构中的电磁环境仿真研究

采用三维矢量抛物方程方法建立了电磁环境仿真模型,提出了基于旋转波阵面处理不规则地表边界条件的算法,简化了边界处理过程;为了计算脉冲电波传播场,采用傅里叶变换方法用脉冲包络代替单频电波,提出了近似系数求解多频点反复计算的方法;通过Kriging算法对地形高程进行插值,分析了脉冲电波在不均匀大气结构中的传播特征;最后通过数值仿真说明了模型的正确性。     

网络化制造环境下离散供应链系统预测控制策略

针对离散供应链系统中客户需求的高度不确定性，提出最小方差控制方法。该方法相对于传统的预测控制策略，更适合于追踪需求变化减少或消除“牛鞭效应”。首先，将具有z变换的各单元传递函数整合成一个闭环传递函数，以此为整个供应链网络建模，采用白回归移动平均模型描述客户需求趋势，并通过客户需求预测确定两种库存目标水平。其次，建立基于订单策略的目标函数，利用最小方差预测器处理客户需求，提出了供应链的性能指标函数和“牛鞭效应”的分析方程，并通过设定最小方差控制器参数调节超额库存和未交付订货。最后，仿真结果表明最小方差控制在预测市场变化、追踪客户动态需求和保持合理库存水平上是可行和有效的。     

炮射随机角反射器阵的RCS预估研究

利用炮射角反射器形成伪目标以对抗反舰导弹的无源对抗技术越来越得到广泛应用,从对抗机制出发,依据远场高频环境下雷达散射面积(RCS)的计算原理,提出了一种首先应用FEKO计算软件对单个目标计算,再用Matlab对整个炮射随机诱饵阵所能提供RCS能力进行预估的仿真计算方法,并验证了该算法的有效性,最后针对目前的战场环境给出了实用性结论.     

家用冰箱部件模型的分析与建模思想

依据自顶向下的软件开发方法，从用户对冰箱动态仿真软件的功能需要入手，分析了冰箱整机及各个部件在不同时刻，不同工况下的动态运行特性，提出了各部件的建模思想及模型选取策略，根据当前仿真技术水平及硬件条件，认为压缩机采用稳态模型，蒸发器和冷凝器采用动态分相集中参数模型，毛细管采用稳态模型，箱体负荷计算采用传递函数模型比较合适，根据以上思想建立的冰箱仿真各个部件的模型，已成功地用于冰箱仿真软件的开发。     

α=β配合控制的直流可逆调速系统的Matlab仿真

针对面向系统传递函数结构图仿真方法的不足,提出了一种基于MATLAB的Simulink和Power System工具箱、面向系统电气原理结构图的仿真新方法,实现了转速与电流双闲环α=β配合控制的直流可逆调速系统的建模与仿真.分别介绍了同步脉冲触发器、移相器控制器和PI调节器的建模,给出了直流可逆调速系统的仿真模型和仿真结果,仿真结果表明了仿真算法可信度较高.     

仿真网格中资源分配的进化博弈研究

网格环境中用户的有限理性使得资源分配不能直接实现纳什均衡.针对网格用户理性的局限性,提出了一种基于进化博弈的网格资源分配策略,从动态角度来考察网格用户群体行为的演化过程.该策略先将网格环境中多用户竞争同一计算资源的问题形式化为一个多人博弈;然后建立了用户之间的进化博弈模型,利用复制动态方程求得用户出价博弈的进化稳定策略;最后研究了不同情况下用户群体的进化稳定点和评估函数特性.仿真实验结果表明进化博弈方法能够通过反复博弈使得网格用户不断学习并调整策略,逐步达到进化稳定均衡,从而实现了网格资源的优化分配.     

城市轨道交通直流牵引供电仿真系统的研究

介绍了DC(直流)供电模型,利用该模型开发了用于求解列车电压电流的仿真系统,在该系统中建立了供电网络结构,构造了矩阵方程,并对方程组进行了求解,最后通过具体的案例给出了牵引供电仿真计算的结果。该模型下求得的电压电流可以为反推计算列车的牵引力,以及确定变电所的合理布置提供一种经济、有效的实验方法。     

大方坯连铸动态二冷与动态轻压下控制模型的开发与应用

北京科技大学与包钢合作开发了国内首家拥有自主知识产权的大方坯连铸动态二冷与动态轻压下控制模型.模型将铸流离散成许多切片,依据传热学理论与合理假设对每个切片建立传热微分方程;通过用有限差分法求解各切片传热微分方程,动态计算各切片的内部温度曲线,从而实现对铸坯实时温度场的动态跟踪;结合目标表面温度控制法与轻压下理论实现了大方坯连铸的动态二冷与动态轻压下控制.该控制模型已在包钢5号大方坯连铸机上线应用,对比试验表明铸坯内质得到了明显提升.     

一种新型的吸收边界条件

在应用时域有限差分法得到Maxwell方程的数值解时,需要采用吸收边界条件来截断无限大空间。比较已存在的数种吸收边界条件,提出了一种新的吸收边界条件——电流吸收边界条件。它人为地采用理想导电体包裹计算区域,并在边界上引入辅助电流来截断无限空间,抵消反射波,保持计算域内的行波状态。数值计算结果表明,这是一种简单、高效的吸收边界条件。     

锅炉炉内传热燃烧过程仿真

为了模拟锅炉炉膛内部的传热、燃烧过程,为电站仿真提供可靠实用的数学模型,以计算辐射传热的区域假想面模型为基础,把锅炉炉膛沿烟气流动方向分区,以炉膛内最为复杂的燃烧器区域的燃烧与辐射传热过程为研究对象,采用分区集总的方法推导出计算真实壁面和假想壁面有效辐射力的表达式以及煤粉燃尽率的计算式,然后将各个分区的燃料质量方程和能量方程联立,求解出炉内的一维温度场,以及各区段水冷壁的吸热量和热流密度。计算结果与其它文献三维模型的预测值以及实测数据非常一致,但由于模型采用了一维简化处理,收敛较快,可以满足电站实时仿真计算的需要。     

磁浮列车用悬浮电磁铁温度场三维建模与仿真

近年磁浮列车尝试采用电励磁和永磁混合悬浮电磁铁,来取代传统的纯电励磁方式,达到减小悬浮损耗、提高列车承载能力的目的.高温下永磁体的不可逆退磁特性,是混合电磁铁设计时必须考虑的问题.通过对混合电磁铁的结构分析,建立了合理的数值仿真模型.选择边界条件,并根据边界条件的不同进行合理的实体分割建模,仿真分析了混合电磁铁三维温度场特性,包括电磁铁最高温度、钕铁硼永磁体的温度分布,并与二维仿真计算进行了对比.针对一实际工程样车用电磁铁的仿真计算和实际测斌表明,三维温度场仿真计算准确,符合实际恃况.     

直喷式柴油机缸内组分的仿真与实验研究

为仿真直喷式柴油发动机缸内燃烧后组分,提出了新的小火焰计算模型。此模型是通过引入理想混和比分数空间坐标系,将通常坐标系下的组分方程转化到混和比分数空间坐标系下,得出新的组分扩散方程。建立三维实体造型,计算出直喷式柴油发动机湍流燃烧后生成的碳烟和氮氧化物,最后通过实验检验了该计算模型。为发动机研究人员提供了一种仿真柴油发动机污染物的方法。