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基于降阶模型的配网电缆温度场数字孪生建模方法 被引量：1
1
作者 牛海清 黄世杰 +4 位作者 王东 马海涛 范华 翁利国 刘刚 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期10-20,共11页
电力设备的物理状态感知是建设智能电网的关键点之一。数字孪生技术可实时映射并快速预测设备的物理状态,但现有建模方法难以满足电缆温度场数字孪生模型的实时计算要求。鉴于此,该文提出了一种基于降阶模型的配网电缆温度场数字孪生建... 电力设备的物理状态感知是建设智能电网的关键点之一。数字孪生技术可实时映射并快速预测设备的物理状态,但现有建模方法难以满足电缆温度场数字孪生模型的实时计算要求。鉴于此,该文提出了一种基于降阶模型的配网电缆温度场数字孪生建模方法。首先,建立电缆多物理场全阶模型,基于奇异值分解和响应面插值方法建立其稳态温度场降阶模型;然后,结合稳态温度场降阶模型及电缆表面温度数据,通过实时求解多回路电缆传热反问题重构当前的电缆内部瞬态温度场,并基于排管敷设电缆温升试验验证了方法的正确性。进一步地,将该方法应用于实际运行的10kV电缆的内部瞬态温度场重构,将重构结果作为已知初始状态,基于稳态温度场降阶模型和改进叠加法快速预测应急状态下的电缆导体温度。与全阶模型相比,电缆导体温度重构值的最大相对误差为1.76%,应急状态运行的导体温度预测误差为1.01%,单次重构和预测计算时间分别为8.1s和3.6s,计算效率分别提高约35555倍和6000倍。该方法兼顾了计算速度、计算精度和建模成本,对其他类型电力设备温度场数字孪生建模具有参考意义。 展开更多
关键词 配网电缆 数字孪生 降阶模型 温度场重构
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面向数字孪生应用的大容量GIS整间隔稳态温升及降阶模型研究 被引量：1
2
作者 侯世英 罗澳 +3 位作者 杨帆 权帅峰 霍小晶 孙帅 《高电压技术》 北大核心 2025年第5期2300-2310,共11页
超高压、大容量、数字化电网目标架构对高压开关领域提出了新的挑战。为研究550 kV/8 000 A气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)的稳态温升,解决获取温度场时存在模型自由度大、计算时间长等问题,该文研究了GIS整间隔模型... 超高压、大容量、数字化电网目标架构对高压开关领域提出了新的挑战。为研究550 kV/8 000 A气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)的稳态温升,解决获取温度场时存在模型自由度大、计算时间长等问题,该文研究了GIS整间隔模型热特性并构建了基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法的温度场降阶模型以面向数字孪生应用。首先,建立了基于物联网的电力设备数字孪生实现架构,提出了数字孪生驱动的GIS状态感知方法框架。基于该框架,搭建了以珠东北站示范工程中的GIS为原型的虚拟实体模型,分析了模型在8 800 A时的磁密、损耗、温度以及气流流速分布,进而搭建了大电流温升试验平台进行验证,试验测量结果与仿真结果吻合度高。其次,采用拉丁超立方采样方法构建该模型在不同工况下的快照矩阵输入参数样本集,进一步对温度快照采用POD方法生成温度场降阶模型。最后,对比了降阶前后模型的计算时长与误差:降阶模型相较全阶模型的计算时长由小时级降至秒级,阶数为6时均方根误差为0.053%满足POD误差规范要求。该文研究结果可为大容量开关的设计和运维提供支撑,为数字孪生技术在开关设备领域的应用提供参考。 展开更多
关键词 气体绝缘开关设备 数字孪生 多物理场仿真 降阶模型 本征正交分解
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基于非插值卷积自编码器的湍流降阶模型
3
作者 武频 张波 +1 位作者 宋超 周铸 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第1期149-153,共5页
降阶模型通过代理数值模拟,有效降低了大规模流体动力学问题的计算成本。其中,降维和重构方法是降阶模型的关键组成部分。传统的本征正交分解基于线性映射,常常在处理流场时损失大量非线性流动信息。全连接结构的自编码器在处理较大规... 降阶模型通过代理数值模拟,有效降低了大规模流体动力学问题的计算成本。其中,降维和重构方法是降阶模型的关键组成部分。传统的本征正交分解基于线性映射,常常在处理流场时损失大量非线性流动信息。全连接结构的自编码器在处理较大规模流场网格时会导致模型参数爆炸,难以有效训练。为了获得均匀流场快照,卷积自编码器一般需要在流场上进行均匀插值,这通常伴随着插值误差和不必要的时间成本。为解决这些问题,提出了一种创新的非插值卷积自编码器,该模型可以提取流场的非线性特征,降低参数量,避免插值误差和额外的计算成本。在二维圆柱绕流算例上,降维重构的均方根误差均约为1×10^(-3),速度云图和绝对误差云图展示了非插值卷积自编码器在重构方面的卓越性能。 展开更多
关键词 降阶模型 非插值卷积自编码器 降维重构
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油浸式电力变压器温升计算场路耦合和降阶模型研究
4
作者 杨帆 胡星宇 王鹏博 《电工技术学报》 北大核心 2025年第13期4071-4084,共14页
数字孪生是推动电力设备领域数字化和智能化发展的关键技术之一。构建电力变压器的数字孪生模型有助于保证其运行可靠性、维护效率和故障预测能力。然而,基于模型驱动的数字孪生模型常因计算速度较慢而在应用中受到限制。对此,该文基于M... 数字孪生是推动电力设备领域数字化和智能化发展的关键技术之一。构建电力变压器的数字孪生模型有助于保证其运行可靠性、维护效率和故障预测能力。然而,基于模型驱动的数字孪生模型常因计算速度较慢而在应用中受到限制。对此,该文基于Modelica语言,构建了变压器的等效热流计算场路耦合简化模型以降低计算复杂度。模型结合本征正交分解(POD)对场计算部分进行降阶以提高计算效率。为验证所构建模型的有效性,该文对35kV油浸式自冷(ONAN)换流变压器开展温升实验。结果表明:计算时是否考虑散热器对绕组温升的大小和热点位置均有显著影响。在达到稳态时,所提模型与实验结果的最大绝对误差为1.37 K;所提模型在温升工况下的计算与三维全阶模型相比效率提升258.65倍,与全阶场路耦合模型相比速度提升5.1倍,证明所提模型在保证数字孪生模型计算精度的同时显著提高了计算效率。 展开更多
关键词 数字孪生 MODELICA语言 场路耦合 绕组温升 降阶模型
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基于POD-DNN降阶模型的油浸式变压器绕组稳态温升快速计算方法
5
作者 赵庆贤 刘云鹏 +3 位作者 刘刚 傅榕韵 邹莹 武卫革 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第6期2423-2436,I0033,共15页
为解决油浸式变压器绕组稳态温升计算耗时久的问题,该文提出一种基于POD-DNN降阶模型的快速计算方法。首先,通过绕组稳态温升全阶模型构建快照矩阵,并基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)获得物理系统的模态及模态... 为解决油浸式变压器绕组稳态温升计算耗时久的问题,该文提出一种基于POD-DNN降阶模型的快速计算方法。首先,通过绕组稳态温升全阶模型构建快照矩阵,并基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)获得物理系统的模态及模态系数。然后,建立工况参数与模态系数间的深度神经网络(deep neural networks,DNN)代理模型,解决POD方法中非线性项求解效率低和控制方程依赖强的局限,同时设计网络正则化策略,避免小样本下模型过拟合。最后,将DNN代理模型预测的模态系数与对应的POD模态线性加权,重构绕组温度场。经验证,POD-DNN求解的绕组温升结果与Fluent仿真和试验测量高度一致,计算效率相较于全阶模型和Fluent仿真分别提升了247478倍和23056倍,该算法能够为变压器的在线监测、运行维护和绝缘设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 本征正交分解 深度神经网络 绕组稳态温升 快速计算 降阶模型
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用于串列海豹胡须柱尾迹流场分析的降阶模型方法
6
作者 袁咏祎 朱剑月 +1 位作者 方存与 杨志刚 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第11期164-176,共13页
针对高雷诺数下串列海豹胡须柱杆件周围流场的高维特性导致流动结构识别困难的问题,采用谱本征正交分解(SPOD)和基于聚类分析(CROM)的降阶模型方法,通过数值仿真对其尾迹流场进行降阶分析,采用模态分解与流场重构得到简化流场,识别其主... 针对高雷诺数下串列海豹胡须柱杆件周围流场的高维特性导致流动结构识别困难的问题,采用谱本征正交分解(SPOD)和基于聚类分析(CROM)的降阶模型方法,通过数值仿真对其尾迹流场进行降阶分析,采用模态分解与流场重构得到简化流场,识别其主要流动特征,并与具有相同特征长度的串列圆柱以及串列椭圆柱杆件周围流场进行对比。结果表明:串列圆柱和串列椭圆柱尾迹中均存在能量占比较高的卡门涡街拟序结构,主导着尾迹流场的发展与输运;串列海豹胡须柱工况中各杆件上、下鞍面形成反相涡脱落结构,上、下游杆件尾迹内未出现大尺度拟序结构,模态分解中未出现能量占比较高的相干结构,涡脱落不规则,涡旋波动强度减弱,尾迹稳定性增强;不同于串列圆柱的单一方向循环回路,串列海豹胡须柱流场中形成了从主回路发散出的次级回路,上、下游杆件之间涡脱落存在同相与反相的相互转换,尾迹振荡得到有效抑制。该研究结果可为串列海豹胡须柱杆件应用于工程领域气动减阻和气动噪声控制提供参考。 展开更多
关键词 串列海豹胡须柱 尾迹流场 流动结构 降阶模型 流场重构
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二维下腔室稳态流场降阶模型开发
7
作者 商贺 彭敏俊 +2 位作者 夏庚磊 张世琦 朱世杰 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第10期2319-2331,共13页
计算流体力学(CFD)程序基于三维Navier-Stokes(N-S)方程组,可实现三维尺度的模拟。但CFD模拟通常需要较长的计算时间,难以实现快速计算,限制了其应用场景。本文采用本征正交分解(POD)方法和稀疏网格理论,构建了二维压力容器下腔室稳态... 计算流体力学(CFD)程序基于三维Navier-Stokes(N-S)方程组,可实现三维尺度的模拟。但CFD模拟通常需要较长的计算时间,难以实现快速计算,限制了其应用场景。本文采用本征正交分解(POD)方法和稀疏网格理论,构建了二维压力容器下腔室稳态流场的非侵入式降阶模型。降阶模型的输入为下腔室两个入口的冷却剂质量流量,输出为下腔室速度场分布。基于稀疏网格理论,通过运行全阶CFD下腔室模型生成快照矩阵,并拟合POD系数与降阶模型输入参数之间的映射关系。在测试集上对构建的降阶模型进行测试,结果表明:所构建的降阶模型可以快速得到不同入口流量下的流场分布数据,且精度满足仿真要求。由于降阶模型仅涉及矩阵代数运算,其计算速度远高于全阶CFD模型,拓宽了CFD的应用范围,有望应用于多尺度耦合、数字孪生等对计算速度要求较高的场景。 展开更多
关键词 POD 稀疏网格 降阶模型 下腔室
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模型不确定转子系统动力学降阶模型构建方法
8
作者 励精为治 刘保国 +1 位作者 刘彦旭 张义彬 《机电工程》 北大核心 2025年第3期472-480,共9页
转子系统进行动力学建模时引入的不确定因素会使其产生模型不确定性,而采用模型不确定建模法建立的动力学模型通常维数较高。本征正交分解(POD)能够从系统中提取出主要的特征信息,从而在降低模型维数的同时,保留其关键的动力学特性。因... 转子系统进行动力学建模时引入的不确定因素会使其产生模型不确定性,而采用模型不确定建模法建立的动力学模型通常维数较高。本征正交分解(POD)能够从系统中提取出主要的特征信息,从而在降低模型维数的同时,保留其关键的动力学特性。因此,针对转子系统不确定动力学模型维数较高的问题,基于POD方法,提出了一种模型不确定转子系统动力学降阶模型的构建方法。首先,建立了转子系统确定性动力学模型,计算了确定模型的临界转速和振型;然后,根据确定模型的低阶振型和实验振型,对不确定模型的散度参数进行了识别;最后,采用非参数建模法和POD方法建立了模型不确定转子系统动力学的降阶模型,搭建了转子实验台,将不确定降阶模型得到的振动响应均值与实验测得的振动响应进行了对比研究。研究结果表明:当转速在3000 r/min~4000 r/min内,模型不确定降阶模型得到的振动响应均值与实测结果更为接近,差异不超过10%,证明该降阶模型对转子系统动力学特性的描述具有准确性和可靠性。研究结果为高维复杂转子系统的动力学建模方法和更高转速工况下振动特性的预测提供了理论参考。 展开更多
关键词 本征正交分解 转动机件 转子系统 模型不确定 降阶模型 动力学特性 散度参数识别
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负载变流器直流侧阻抗降阶模型适用性分析
9
作者 唐欣 屈贝 +3 位作者 李晓萌 唐凯璇 何洋 李珍 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第8期197-207,共11页
负载变流器的负输入阻抗特性削弱了直流配电系统的稳定性,高阶负载变流器模型给系统失稳主导因素分析带来困难,因而在分析过程中通常将负载变流器等效为负电阻或是负电感,然而,二者在中频段与实际变流器阻抗模型契合度较低导致稳定性分... 负载变流器的负输入阻抗特性削弱了直流配电系统的稳定性,高阶负载变流器模型给系统失稳主导因素分析带来困难,因而在分析过程中通常将负载变流器等效为负电阻或是负电感,然而,二者在中频段与实际变流器阻抗模型契合度较低导致稳定性分析结果不准确,且二者的适用频段范围模糊限制了其实际应用。为获得更为精确的简化模型并分析负电阻模型和负电感模型的适用性,文中首先建立直流配电系统中直流/交流(DC/AC)负载变流器的直流侧阻抗模型。然后,基于连分式近似法对直流侧阻抗进行降阶,得到与实际模型高度契合的一阶降阶模型。该模型由包含功率信息的负电阻和包含主电路以及控制参数的负电感组成,而后推导出负电阻模型和负电感模型的适用频段。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台和实验验证了负电阻模型和负电感模型以及降阶模型在直流配电系统各频段稳定性分析中的准确性。 展开更多
关键词 直流配电系统 变流器 降阶模型 稳定性 阻抗建模
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基于单端口降阶模型的分布式光伏接入配电网交互影响分析
10
作者 文贤馗 周科 +2 位作者 张俊玮 何明君 蔡永翔 《电力工程技术》 北大核心 2025年第4期187-196,共10页
高比例光伏渗透的配电网中含有大量电压敏感型电力电子设备,这些设备之间存在严重交互影响,导致节点并网极限容量的计算复杂度显著增加。为此,文中提出一种基于单端口降阶模型的分布式光伏设备接入配电网后馈入点并网极限容量解析计算方... 高比例光伏渗透的配电网中含有大量电压敏感型电力电子设备,这些设备之间存在严重交互影响,导致节点并网极限容量的计算复杂度显著增加。为此,文中提出一种基于单端口降阶模型的分布式光伏设备接入配电网后馈入点并网极限容量解析计算方法,并分析接入设备与馈入点间交互影响。首先,基于配电网注入电流平衡方程,定义电网特性函数以刻画馈入点电流与电压间的非线性关系,进而采用单端口降阶模型简化电网特性函数,从而降低计算复杂度。然后,通过选取电网特性函数的特定截面计算模型等值参数,解析推导馈入点并网极限容量表达式,并定量分析接入设备与馈入点间交互影响。最后,基于IEEE 33节点配电网算例进行验证,研究表明,当光伏设备接入馈入点临近位置时,其并网极限容量提升效果更为显著。在不同配电网拓扑中,辐射状配电网中接入设备与馈入点交互影响最大,环状配电网次之,而两端供电型配电网的交互影响最小。 展开更多
关键词 分布式光伏 高比例光伏渗透配电网 并网极限容量 交互影响 单端口降阶模型 电网特性函数
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基于本征正交分解的SCB11-800/10型干式变压器温度场降阶模型及其过负荷绝缘热安全评估
11
作者 龚嘉豪 唐文虎 +2 位作者 蓝海娟 张泽懿 许雄文 《广东电力》 北大核心 2025年第7期86-98,共13页
在变压器负荷越限运行评估研究领域,现有的方法难以针对连续变化负荷提供快速且精确的安全运行策略。为此,面向变压器允许过负载时间和寿命损失的精确评估问题,提出一种电力变压器非稳态温度场模型降阶方法。首先,通过有限元法和物理场... 在变压器负荷越限运行评估研究领域,现有的方法难以针对连续变化负荷提供快速且精确的安全运行策略。为此,面向变压器允许过负载时间和寿命损失的精确评估问题,提出一种电力变压器非稳态温度场模型降阶方法。首先,通过有限元法和物理场仿真技术建立变压器热模型,并采用基于傅立叶数的本征正交分解(proper orthogonal decomposition, POD)方法对上述模型进行降阶处理,进而提出一种非稳态导热方程的降阶与数值外推新方法;其次,通过傅立叶数选取传热过程的关键特征数据作为POD的快照集,以确保POD降阶模型能够有效捕捉传热特征的关键信息;然后,通过比较降阶模型和有限元法全阶模型的计算结果,验证降阶模型的准确性;最后,运用该模型快速预测不同负荷下的过负荷运行时间及绝缘寿命损失,并与全阶模型的计算耗时进行比较。结果显示:在绝缘温度即将超过阈值的情况下,全阶模型的计算耗时较长,而采用降阶模型后,计算时间大幅缩短,计算效率提高了28倍。这为变压器的温升快速计算及其过负荷绝缘热安全的实时计算提供了一种更高效的途径。 展开更多
关键词 干式变压器温度场 本征正交分解 模型降阶 傅立叶数 允许过负荷时间 寿命损失
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极端事件下基于频率响应降阶模型的城市局部电网离网过程紧急频率控制 被引量：1
12
作者 武阿涛 许寅 吴翔宇 《电网技术》 北大核心 2025年第2期427-436,I0001-I0005,共15页
极端事件可能导致城市局部电网与上级电网断开进入孤岛,在离网瞬间较大的有功功率缺额使得维持城市局部电网的频率安全成为难点。提出一种极端事件下基于频率响应降阶模型的城市局部电网离网过程紧急频率控制方法。首先,基于平衡截断降... 极端事件可能导致城市局部电网与上级电网断开进入孤岛,在离网瞬间较大的有功功率缺额使得维持城市局部电网的频率安全成为难点。提出一种极端事件下基于频率响应降阶模型的城市局部电网离网过程紧急频率控制方法。首先,基于平衡截断降阶方法,通过提取频率响应关键特征量,建立了计及分布式资源聚合体的城市局部电网降阶频率响应模型。然后,提出了城市局部电网离网过程紧急频率控制的两阶段决策方法,第1阶段在保证频率不越界的情况下,对快速功率控制资源控制量进行求解,第2阶段依据资源可靠度优先排序对分布式资源聚合体整体功率指令值进行快速分解。最后,基于典型城市局部电网算例验证了所提模型和方法的准确性与有效性。 展开更多
关键词 城市局部电网 频率响应建模 模型降阶 分布式资源聚合体 紧急频率控制
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基于Twin Builder的110kV油浸式变压器3维磁场降阶模型及损耗分析 被引量：15
13
作者 张重远 刘迪程 +2 位作者 高成龙 刘云鹏 刘刚 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期941-951,共11页
为解决3维变压器磁场有限元仿真计算效率低的问题,提出基于本征正交分解法的磁场降阶模型与基于二次多项式的损耗响应面模型。以1台110 kV变压器为算例,首先建立了考虑绕组涡流损耗的变压器磁场仿真模型,通过仿真分析了其在额定工况下... 为解决3维变压器磁场有限元仿真计算效率低的问题,提出基于本征正交分解法的磁场降阶模型与基于二次多项式的损耗响应面模型。以1台110 kV变压器为算例,首先建立了考虑绕组涡流损耗的变压器磁场仿真模型,通过仿真分析了其在额定工况下的磁场及损耗分布;其次,通过仿真试验设计获取了多组工况下的磁场与损耗数据,在Twin Builder中训练得到变压器磁场的各降阶模块;最后,搭建面向数字孪生应用的变压器3维磁场降阶模型,实现了变压器磁场损耗的快速计算与云图分布的可视化。与计算单数据相比,仿真结果考虑了涡流效应的绕组损耗在靠近端部时有明显升高,最大值分别出现在高、低压绕组两端,约为绕组中部损耗的1.3~1.65倍。基于该磁场结果建立的降阶模型在计算效率方面较全阶模型有显著提升,将实际仿真时间缩短至0.76s,可满足数字孪生应用场景下的磁场快速计算需求。 展开更多
关键词 油浸式变压器 数字孪生 Twin Builder 本征正交分解 响应面法 降阶模型
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间歇蒸煮过程的降阶模型与蒸煮终点卡伯值预测控制研究
14
作者 刘守元 魏代兴 +6 位作者 刘聪汉 宋晓轩 辛丽平 江才嘉 吴永玲 范锐 孙荣荣 《中国造纸学报》 北大核心 2025年第2期164-172,共9页
本研究提出一种基于子空间辨识的模型预测控制(MPC)算法,通过扩展普渡模型对间歇蒸煮制浆过程中固相、自由液相和截留液相的组分浓度变化进行模拟仿真,采用子空间系统辨识的数值算法(N4SID)对非线性间歇蒸煮过程的动力学模型进行降阶,... 本研究提出一种基于子空间辨识的模型预测控制(MPC)算法,通过扩展普渡模型对间歇蒸煮制浆过程中固相、自由液相和截留液相的组分浓度变化进行模拟仿真,采用子空间系统辨识的数值算法(N4SID)对非线性间歇蒸煮过程的动力学模型进行降阶,建立低维降阶状态空间模型,并引入龙伯格观测器对其状态变量进行在线估计,结合MPC策略,实现间歇蒸煮过程的精确控制。Matlab仿真结果表明,在开发的MPC算法作用下,系统能够抑制蒸煮过程中的卡伯值波动,确保蒸煮终点的纸浆卡伯值达到预设值且误差≤2%;所建立的间歇蒸煮过程4阶状态空间模型与扩展普渡模型拟合度可达99.80%,能较好与真实系统匹配,有效减少预测控制算法的计算复杂度。 展开更多
关键词 间歇蒸煮过程 卡伯值 扩展普渡模型 模型降阶 模型预测控制
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基于POD/DMD降阶模型的离心泵蜗壳内非稳态流动分析
15
作者 申正精 马登学 +2 位作者 李仁年 韩伟 赵伟国 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1974-1982,共9页
为深入研究离心泵蜗壳内非线性耦合流动的本质流动特征,本文以一单级单吸式离心泵蜗壳为研究对象,分别采用本征正交分解和动态模态分解2种降阶模型对蜗壳内非定常流场数据进行模态分析,获取流场主导流动结构,并对原流场进行重构。研究发... 为深入研究离心泵蜗壳内非线性耦合流动的本质流动特征,本文以一单级单吸式离心泵蜗壳为研究对象,分别采用本征正交分解和动态模态分解2种降阶模型对蜗壳内非定常流场数据进行模态分析,获取流场主导流动结构,并对原流场进行重构。研究发现:蜗壳内流结构主要由速度正负交错,并且周期性特征与叶频及其倍频相关的成对涡旋组成。本征正交分解和动态模态分解方法均可以捕捉流场主要流动结构,并对原流场进行准确还原,两者重构流场与原流场的均方根误差均在0.4%以内。尽管本征正交分解方法在重构流场时整体均方根误差更小,但无法获取单频率流动结构,而动态模态分解方法可以获得不同频率流动结构对流场的贡献,从而捕捉到复杂流场中的不稳定模态。研究成果可以为增强离心泵全局流动的认知、关键水力部件优化设计及发展主/被动流动控制提供理论参考。 展开更多
关键词 离心泵 非定常流动 本征正交分解 动态模态分解 蜗壳 数据驱动 流场重构 降阶模型
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利用长短期记忆神经网络的改进POD-Galerkin降阶模型及其在流场预测中的应用 被引量：5
16
作者 张译文 王志恒 +1 位作者 邱睿贤 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期12-21,共10页
针对标准POD-Galerkin降阶模型在流场快速预测中存在误差而导致精度不高的问题,提出了一种利用长短期记忆神经网络的改进POD-Galerkin降阶模型。使用本征正交分解对流场进行降维,投影得到低维降阶模型,引入两个长短期记忆神经网络,建立... 针对标准POD-Galerkin降阶模型在流场快速预测中存在误差而导致精度不高的问题,提出了一种利用长短期记忆神经网络的改进POD-Galerkin降阶模型。使用本征正交分解对流场进行降维,投影得到低维降阶模型,引入两个长短期记忆神经网络,建立从POD-Galerkin降阶模型到实际POD模态时间系数之间的修正映射、低阶模态时间系数与高阶模态时间系数之间的扩展映射,分别用于消除标准POD-Galerkin降阶模型的误差累积和扩展降阶模型的阶数,从而实现物理驱动与数据驱动混合的流动降阶模型的构建。将改进POD-Galerkin降阶模型应用于二维圆柱绕流的流场预测,通过与原始标准POD-Galerkin降阶模型的对比,分析了所提模型的精度和计算速度。结果表明:添加神经网络修正项后的降阶模型相较于标准POD-Galerkin降阶模型,有效提升了降阶模型的精度,预测各阶模态时间系数的均方根误差能够减小1~2个数量级,预测的流场更接近原始流场;在预测相同阶数的情况下,计算时间显著减小,基于4阶和6阶扩展的8阶改进降阶模型相较于原始8阶POD-Galerkin降阶模型预测速度分别提高了约56%和25%。 展开更多
关键词 本征正交分解 降阶模型 神经网络 流场预测
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耦合变密度地下水流降阶模型与高斯过程的蒙特卡罗模拟 被引量：1
17
作者 夏传安 樊秀峰 +1 位作者 王浩 简文彬 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1-13,共13页
变密度地下水流系统受水力梯度和密度梯度共同驱动,非线性强,数值模型计算量大,尤其在开展不确定性分析时需要的计算成本很高。常规的数据驱动机器学习方法只能对点监测信息进行模拟分析,不能模拟整个地下水流系统。本研究发展了变密度... 变密度地下水流系统受水力梯度和密度梯度共同驱动,非线性强,数值模型计算量大,尤其在开展不确定性分析时需要的计算成本很高。常规的数据驱动机器学习方法只能对点监测信息进行模拟分析,不能模拟整个地下水流系统。本研究发展了变密度地下水流降阶模型,利用高斯过程模型对降阶模型的数值误差进行修正组成耦合模型。耦合模型既能克服高斯过程只能模拟有限监测点信息的缺陷,又能提高降阶模型对监测点信息的模拟精度。考虑二维剖面变密度地下水流案例,将渗透系数场设定为空间随机变量,采用基于全阶模型(FSMC)、降阶模型(ROMC)和耦合模型(GP-ROMC)3种蒙特卡罗模拟方法进行不确定分析。研究结果表明:(1)ROMC能替代FSMC开展不确定性分析;(2)水头和盐度的平均相对二范误差与降阶模型维度的关系可用指数函数描述(决定性系数R2≥0.99);(3)GP-ROMC对监测点信息的模拟精度比ROMC高,GP-ROMC可有效修正降阶模型误差提高蒙特卡罗模拟的精度。研究成果可为地下水建模、不确定性分析、风险评估及参数反演等工作提供重要技术支撑。 展开更多
关键词 地下水 变密度地下水流 降阶模型 高斯过程 蒙特卡罗模拟
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不确定转子系统动力学降阶模型构建与模型散度参数辨识 被引量：2
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作者 张义彬 刘保国 +1 位作者 刘彦旭 励精为治 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第3期438-444,共7页
在航空、航天、船舶等领域的实际工程转子系统中,广泛存在高维复杂的非线性系统。在航空发动机转子系统、燃气轮机转子系统等重点研究领域,通常还难以对高维复杂非线性系统进行直接的数据处理和分析统计。针对不确定性转子系统的模型维... 在航空、航天、船舶等领域的实际工程转子系统中,广泛存在高维复杂的非线性系统。在航空发动机转子系统、燃气轮机转子系统等重点研究领域,通常还难以对高维复杂非线性系统进行直接的数据处理和分析统计。针对不确定性转子系统的模型维度较高等问题,提出了一种模型不确定性动力学降阶计算模型构建和模型散度参数辨识方法。首先,根据确定性动力学模型和静态矩阵降阶方法,完善了确定性动力学降阶模型;然后,基于随机矩阵理论和非参数动力学建模方法,提出了不确定性动力学降阶模型;最后,利用系统确定性模型的一阶临界转速、振型和实验数据,对不确定性动力学模型的散度参数进行了辨识;为了验证散度参数辨识方法的有效性,笔者又在转子实验平台上进行了实验验证。研究结果表明:实验结果与降阶之后振动响应均值的差异性较小,且与不确定性动力学模型相差不超过10%,表明所采用的理论模型在描述转子系统行为方面具备了较高的准确性和可靠性,该模型可以为深入研究模型不确定性转子系统提供参考。 展开更多
关键词 转子-支承系统 不确定转子系统 动力学降阶模型 非线性系统 散度参数辨识 非参数建模方法 矩阵降阶方法
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基于等效降阶模型的直流变换器虚拟直流电机控制参数设计 被引量：1
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作者 孙立政 王丰 +1 位作者 许子怡 卓放 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第24期124-135,共12页
虚拟直流电机(VDCM)控制被广泛应用于直流变换器中以增强直流系统惯性、抑制直流母线电压突变,但其也存在着模型复杂、参数整定困难等问题。针对这些问题,以直流配电系统中连接储能装置的双向直流变换器为研究对象,提出一种基于等效降... 虚拟直流电机(VDCM)控制被广泛应用于直流变换器中以增强直流系统惯性、抑制直流母线电压突变,但其也存在着模型复杂、参数整定困难等问题。针对这些问题,以直流配电系统中连接储能装置的双向直流变换器为研究对象,提出一种基于等效降阶模型的VDCM控制参数系统性设计方法。首先,依据直流电机的机械与电磁方程,建立VDCM控制的全阶小信号模型,定性分析了惯性系数、阻尼系数等控制参数变化对VDCM动态特性的影响。然后,通过对VDCM控制流程的合理简化,得到等效降阶的小信号模型,在此基础上推导VDCM控制参数对直流电压动态性能指标的解析表达式,构建控制参数的可行域,指导参数设计。最后,通过RT-LAB硬件在环实验平台验证了所提出的参数可行域构建及参数设计方法的可行性。 展开更多
关键词 直流配电系统 储能变流器 虚拟直流电机 等效降阶模型 可行域 参数设计
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基于状态扩张输入输出动态模态分解的风力机尾流降阶模型
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作者 魏赏赏 李智寒 +3 位作者 陈一凯 许昌 赵振宙 许波峰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期580-587,共8页
基于数据驱动范式,采用输入输出动态模态分解方法(IODMD)构建机组偏航动作下风力机尾流降阶模型,此外为应对传统输入输出动态模态分解方法(IODMD)在局部流场精度不足的问题,提出扩张风力机转速的输入输出动态模态分解方法(EIODMD),从而... 基于数据驱动范式,采用输入输出动态模态分解方法(IODMD)构建机组偏航动作下风力机尾流降阶模型,此外为应对传统输入输出动态模态分解方法(IODMD)在局部流场精度不足的问题,提出扩张风力机转速的输入输出动态模态分解方法(EIODMD),从而使得降阶模型能充分利用机组运行特性。研究结果表明,所提EIODMD较传统IODMD方法在流场重构与预测精度方面均有所提高,证明了EIODMD尾流降阶模型的优越性。 展开更多
关键词 风力机 尾流 动态模态分解 状态扩张 降阶模型
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