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COMSOL Multiphysics在锂离子电池中的应用 被引量：2
1
作者 李校磊 高健 +1 位作者 周伟东 李泓 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期546-567,共22页
作为一种具有前景的能量存储系统,锂离子电池需要进一步提高能量密度、功率密度、可靠性和循环稳定性,以满足不断增长的大型能源存储、电动汽车和便携式电子设备需求。当前对锂离子电池的实验研究仍然面临多个挑战,这些挑战包括电解液... 作为一种具有前景的能量存储系统,锂离子电池需要进一步提高能量密度、功率密度、可靠性和循环稳定性,以满足不断增长的大型能源存储、电动汽车和便携式电子设备需求。当前对锂离子电池的实验研究仍然面临多个挑战,这些挑战包括电解液的导电性和安全性、高能量负极的沉积-剥离机制的优化、高能量正极的循环电压和容量维持、高电流条件下的界面极化和容量释放,以及在极端电流-温度-针刺条件下的热失控管理等问题。这些问题涉及到电-化-力-热等多个场的耦合作用,需要进行协同优化处理。COMSOL Multiphysics提供了一种可行的工具,通过求解多物理场耦合的连续方程,能够同时考虑载流子浓度、电流密度、电-化学势、温度、应力/应变和几何形态等综合信息的演化。本文概述了该工具在锂离子电池的电解液、负极和正极设计等方面的研究,并聚焦于多场耦合对电池性能的综合影响、多场耦合模拟方法以及理论模拟与实验表征的结合。最后,本文对理论与实验联合研究中的多场和多尺度问题进行了展望。 展开更多
关键词 comsol multiphysics 锂离子电池 多场耦合 模拟计算
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基于COMSOL Multiphysics的目标磁特性仿真分析 被引量：8
2
作者 孙晓永 张琦 +3 位作者 潘孟春 陈棣湘 翁飞兵 万成彪 《中国测试》 CAS 北大核心 2017年第1期122-126,共5页
针对潜艇等薄壳类磁性目标的磁场仿真问题,提出基于COMSOL Multiphysics有限元软件的多模型磁场仿真方法。首先对比分析空心球体模型磁场的理论计算值和仿真值,相对误差优于1%,验证采用该仿真方法解决薄壳物体磁场的准确性。然后将潜艇... 针对潜艇等薄壳类磁性目标的磁场仿真问题,提出基于COMSOL Multiphysics有限元软件的多模型磁场仿真方法。首先对比分析空心球体模型磁场的理论计算值和仿真值,相对误差优于1%,验证采用该仿真方法解决薄壳物体磁场的准确性。然后将潜艇等效为空心圆柱体模型,通过COMSOL软件仿真得到其磁场的大小和分布,其中400m处磁场为n T级,在目前磁传感器的探测精度以内。最后在同一坐标系下建立探测飞行模型,包括潜艇和飞机几何体。采用离散取点的仿真方法实现多目标模型磁场的仿真,仿真结果与单潜艇模型下基本一致,相似度达到95%,对磁目标探测仿真具有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 comsol Muhiphysics软件 仿真方法 磁场分布 目标探测
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基于COMSOL的纸浆模塑干燥模拟及验证 被引量：1
3
作者 赵甜甜 王军 《包装工程》 CAS 北大核心 2024年第1期223-228,共6页
目的研究采用COMSOL Multiphysics模拟纸浆模塑干燥效率及厚度变化的可行性。方法基于多孔介质理论,应用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics建立纸浆模塑干基含水率随时间变化的热湿、水分流动、非等温流动多物理场耦合模型,考虑干燥中... 目的研究采用COMSOL Multiphysics模拟纸浆模塑干燥效率及厚度变化的可行性。方法基于多孔介质理论,应用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics建立纸浆模塑干基含水率随时间变化的热湿、水分流动、非等温流动多物理场耦合模型,考虑干燥中含湿多孔介质的湿空气热对流及多孔基体的热传导,模拟在热板加热条件下纸浆模塑的干燥效率和厚度的变化,并与实验结果进行比较。结果模型内域探针所得模拟结果与实验结果具有良好的一致性,在干燥后期厚度预测误差范围为0.4%~7.7%,干燥效率预测差异值最低为4.3%。结论采用COMSOL Multiphysics模拟纸浆模塑干燥过程可行。 展开更多
关键词 纸浆模塑 多孔介质干燥 数值模拟 多物理场耦合
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基于COMSOL多物理场的多孔介质缓苏干燥模拟 被引量：1
4
作者 刘丁通 刘泽钰 +1 位作者 刘绍东 冯太 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2024年第10期108-115,共8页
[目的]探究缓苏过程中温度场和湿度场的变化规律。[方法]将玉米粒和粮堆分别作为多孔介质,利用COMSOL Multiphysics传热模块中的热湿流动接口进行多物理场耦合。[结果]5次缓苏6次干燥使玉米粒的相对湿度从22.5%降至4.97%,进行2次缓苏3... [目的]探究缓苏过程中温度场和湿度场的变化规律。[方法]将玉米粒和粮堆分别作为多孔介质,利用COMSOL Multiphysics传热模块中的热湿流动接口进行多物理场耦合。[结果]5次缓苏6次干燥使玉米粒的相对湿度从22.5%降至4.97%,进行2次缓苏3次干燥后玉米粒的平均相对湿度降低至11%,干燥效果相较无缓苏干燥提高了9.5%。常温通风缓苏策略在减少一次干燥的前提下获得了相同的效果。[结论]缓苏策略通过减小水分梯度,有效提高了干燥速率,缩短了总的热风干燥时间,但干燥和缓苏时间增加。风干仓中常温通风缓苏策略的应用,可进一步减少干燥后期所需的缓苏次数和时间。 展开更多
关键词 玉米干燥 多孔介质 缓苏 粮堆 多物理场 comsol
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基于多物理场耦合的光伏/热一体化路面能效仿真评估
5
作者 王超 崔奥 周波超 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第6期705-714,共10页
为了提高光伏路面综合能效并为电池散热,引入光伏/热一体化技术,形成由钢化玻璃面板、光伏电池、蛇形铜管和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene,ABS)塑料底座组成的光伏/热一体化路面(pavement integrated photovolt... 为了提高光伏路面综合能效并为电池散热,引入光伏/热一体化技术,形成由钢化玻璃面板、光伏电池、蛇形铜管和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene,ABS)塑料底座组成的光伏/热一体化路面(pavement integrated photovoltaic/thermal,PIPVT)。采用COMSOL Multiphysics进行仿真,将光模块、电模块和固态模块中的热传导和热对流同步耦合,构建PIPVT多物理场仿真模块并展开研究。以2022年北京市的气象数据为基础,选取每个月的第15日代表该月气候情况进行发电性能与集热性能预测。结果表明,太阳能辐照强度与光伏模块发电效率呈正相关,但过高的辐照强度引起的高温会使其对模块发电效率的促进效果降低,冬季的发电效率和集热效率均较低。此外,以北京工业大学为例,预测其校园路面全部采用PIPVT覆盖,一年可获得电量约170万kW·h,满足校本部超3个月的办公用电量,同时,可将约3.4万t的20℃水加热超过30℃。 展开更多
关键词 道路工程 光伏/热一体化路面(pavement integrated photovoltaic/thermal PIPVT) 多物理场仿真 集热性能 发电性能 一次能源节约效率
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数字物理元宇宙--工业仿真软件发展思考与展望 被引量：1
6
作者 陈沪东 《中国工程科学》 北大核心 2025年第3期11-21,共11页
本文提出了数字物理元宇宙的理念,旨在明确和拓展工业仿真软件的核心内涵,突破工业仿真软件在通用性、易用性、算力及算法等方面的局限性,为工业仿真软件的未来发展提供理论支持与实践参考。全面把握从计算物理到工业仿真、从工业仿真... 本文提出了数字物理元宇宙的理念,旨在明确和拓展工业仿真软件的核心内涵,突破工业仿真软件在通用性、易用性、算力及算法等方面的局限性,为工业仿真软件的未来发展提供理论支持与实践参考。全面把握从计算物理到工业仿真、从工业仿真软件到数字物理元宇宙的认识历程,在比较分析的基础上论述了数字物理元宇宙的基本内涵;进一步界定了数字物理元宇宙与工业仿真软件的异同关系,阐明了数字物理元宇宙的时效性、广适性、洞察性、非扰性、普及性等优势以及对教学及基础科研的积极促进作用。针对构建计算物理核心技术的领先地位、核心技术紧密联系实际应用、打破专业壁垒并促成跨学科知识交汇、改变传统工程研发的惯性并激发工程师的参与度等数字物理元宇宙的发展难点,提出了数字物理元宇宙的发展路径:成立跨学科的教学与科研中心,开发以数字物理元宇宙为框架的教学软件,建立与工业应用相结合的研发基地,设立独立的验证机构和学术交流平台。数字物理元宇宙作为工业仿真软件的高阶形态,将重构工业实验范式,为教学与基础科研提供全新的工具和体验,促进我国在新一轮国际科技竞争中抢占战略先机。 展开更多
关键词 数字物理元宇宙 工业仿真软件 数值模拟 多物理耦合 虚实互动
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用于几何特征识别的柔性触觉感知系统研究
7
作者 余婉婷 孙勇智 +2 位作者 李津蓉 张以涛 丁祎 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第3期62-66,共5页
针对视觉感知对光照条件要求高、无法对不可见区域和遮挡区物体进行检测的问题,提出了一种可用于物体几何特征识别的小型化柔性触觉感知系统。建立了触觉感知系统多物理场数学模型,通过有限元分析研究了不同接触深度条件下物体几何特征... 针对视觉感知对光照条件要求高、无法对不可见区域和遮挡区物体进行检测的问题,提出了一种可用于物体几何特征识别的小型化柔性触觉感知系统。建立了触觉感知系统多物理场数学模型,通过有限元分析研究了不同接触深度条件下物体几何特征对接触表面形变、应力分布和感知电极阵列电压的影响。研究结果表明,该系统可以通过电极阵列电压数据识别接触物体大小、形状和接触深度,具有良好的几何感知能力。 展开更多
关键词 触觉感知 几何特征 多物理场仿真 形状识别
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基于多物理场的大电流固体绝缘开关柜温升特性研究 被引量：1
8
作者 黄泽平 陈丽安 +4 位作者 王红艳 张凯 郑文福 张焜哲 项鑫 《高压电器》 北大核心 2025年第3期71-79,共9页
随着经济社会发展与用电需求的剧增,大电流固体开关柜的研制成了当下热点。文中以某型大电流固体开关柜为对象,通过有限元仿真软件对其三维模型进行温度—流体场仿真研究。模拟分析采用不同导热率环氧树脂、优化散热风道前后的固体柜温... 随着经济社会发展与用电需求的剧增,大电流固体开关柜的研制成了当下热点。文中以某型大电流固体开关柜为对象,通过有限元仿真软件对其三维模型进行温度—流体场仿真研究。模拟分析采用不同导热率环氧树脂、优化散热风道前后的固体柜温升分布,并通过型式试验对比验证仿真方法的有效性。研究结果表明:固体柜发热部位集中在上转接头、动触头、T型导体、软连接及真空泡动静端,其中以真空泡动端温度最高。优化后的固体柜,柜内气流流速增强,发热点温升大幅降低。研究结果为大电流固体开关柜的研制提供新的方法和思路。 展开更多
关键词 固体绝缘 温升特性 高导热材料 多物理场仿真
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基于COMSOL的预制舱式变电站流热湿多物理场耦合数值模拟分析 被引量：4
9
作者 刘肖杰 杜兆斌 +3 位作者 谭烨发 刘荣 林涛 周继承 《广东电力》 2022年第8期60-68,共9页
运行在南方高温高湿环境中的预制舱式变电站易因温度、湿度控制不当而造成内部发生凝露现象,引发设备受潮故障。通过传统试验方法探究预制舱式变电站舱内温度、湿度分布成本高且可拓展性较低,套用小型箱体仿真建模方法则无法反映出舱内... 运行在南方高温高湿环境中的预制舱式变电站易因温度、湿度控制不当而造成内部发生凝露现象,引发设备受潮故障。通过传统试验方法探究预制舱式变电站舱内温度、湿度分布成本高且可拓展性较低,套用小型箱体仿真建模方法则无法反映出舱内实际的复杂物理过程。针对上述问题,利用COMSOL仿真软件构建全尺寸气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)舱体的多物理场耦合仿真模型,研究高温高湿环境下舱体内部的温度、湿度分布特点,并对比分析侧挂式与顶棚式空调布置方案的优劣。结果表明:预制舱式变电站舱体内部温度、湿度分布易受外部环境影响,外部温度、湿度对舱内环境产生影响的主要介质是舱体外壳及通风阀;当舱体处于高温高湿环境中时,顶棚式空调布置方案可将通风阀进气口附近空气域的温度控制在安全运行要求的35℃以下,相对湿度控制在75%以下。研究结果可为预制舱舱体在高温高湿环境下的建造设计方案提供工程建议。 展开更多
关键词 预制舱式变电站 多物理场 comsol 数值模拟 智能变电站
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基于COMSOL的摆线泵流场特性研究 被引量：3
10
作者 刘勇 徐劲松 +2 位作者 黄龙龙 王广华 张蕊 《机床与液压》 北大核心 2021年第17期79-84,共6页
基于COMSOL建立摆线泵模型,对旋转域采用动网格技术、动静区域采用一致对方法实现数据传递。设置相应的边界条件后对泵进行CFD仿真,并通过试验验证仿真模型的可行性。对比不同温度下摆线泵的流场特性。结果表明:试验与仿真误差略微超过... 基于COMSOL建立摆线泵模型,对旋转域采用动网格技术、动静区域采用一致对方法实现数据传递。设置相应的边界条件后对泵进行CFD仿真,并通过试验验证仿真模型的可行性。对比不同温度下摆线泵的流场特性。结果表明:试验与仿真误差略微超过5%,仿真模型可行。对比油液在不同温度下的出口流量、压力特性,结果表明:随着油液黏度降低,摆线泵的出口流量均值降低,流量脉动率增加;摆线泵出口压力均值变化很小,但压力脉动率得到较大幅度增加。分析不同温度下摆线泵旋转域截面,结果表明:由于油液黏度降低,使得油液流动性变好,造成在吸油区产生的负压较低,在排油区径向和轴向泄漏增大,使得泵出口流量降低。研究结果为其他泵的仿真提供参考。 展开更多
关键词 摆线泵 CFD仿真 comsol软件 流场特性
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一种横向耦合改进型结构极窄带声表面波滤波器研究 被引量：1
11
作者 张显洪 杨卫东 +3 位作者 肖强 蒋道军 张晟 施建峰 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期306-309,共4页
该文采用波导法分析了横向耦合极窄带声表面波滤波器速度变化模式,并用多物理场COMSOL软件对横向耦合声表面波滤波器的中心耦合条结构和耦合距离的变化建模进行计算,并分析频响特性。采用石英晶体作为底衬,设计了频率为898.144 MHz,插... 该文采用波导法分析了横向耦合极窄带声表面波滤波器速度变化模式,并用多物理场COMSOL软件对横向耦合声表面波滤波器的中心耦合条结构和耦合距离的变化建模进行计算,并分析频响特性。采用石英晶体作为底衬,设计了频率为898.144 MHz,插入损耗约为6 dB的极窄带声表面波滤波器并进行验证。结果表明,中心耦合条开腔结构的声表面波滤波器的相对带宽达到7.2‰,与不开腔结构5.2‰相对带宽相比,提升了2‰。这说明横向耦合声表面波滤波器的中心耦合条结构变化,能改变极窄带声表面波滤波器的相对带宽。 展开更多
关键词 横向耦合 极窄带 声表面波滤波器 物理场comsol软件 相对带宽
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高压陶瓷电容特性及在配网柱上开关的应用研究 被引量：1
12
作者 熊慕文 卢为 刘彬 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期140-146,153,共8页
电压传感器是深度融合型柱上开关的关键器件,其自身直接承受电压载荷,是深度融合柱上开关产品开发成败的关键。以无机物介质为载体的高压陶瓷电容器,具有体积小、容量大、寿命长的特点,尤其契合深度融合型固封极柱的结构特点和应用场景... 电压传感器是深度融合型柱上开关的关键器件,其自身直接承受电压载荷,是深度融合柱上开关产品开发成败的关键。以无机物介质为载体的高压陶瓷电容器,具有体积小、容量大、寿命长的特点,尤其契合深度融合型固封极柱的结构特点和应用场景。文中首先分析了陶瓷电容器件特性,再结合深度融合柱上开关产品的具体应用场景,开发了基于高压陶瓷电容器的一二次融合柱上开关产品;相关研究表明,高压陶瓷电容器在配网领域应用具有相当潜力。 展开更多
关键词 ZW32断路器 一二次融合 陶瓷电容器 多物理场耦合 有限元仿真
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花瓣状多尖端静电纺丝喷头的电场模拟及优化
13
作者 刘健 董守骏 +3 位作者 王程皓 刘泳汝 潘山山 尹兆松 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期191-199,共9页
针对目前多针头静电纺丝易堵塞、针头之间存在边缘效应和无针头静电纺丝供液易挥发、泰勒锥位置不可控等问题,提出一种花瓣状多尖端喷头静电纺丝方法。喷头为半封闭式结构,上半部分为圆柱直管多流道结构,下半部分为花瓣状流道扩张结构,... 针对目前多针头静电纺丝易堵塞、针头之间存在边缘效应和无针头静电纺丝供液易挥发、泰勒锥位置不可控等问题,提出一种花瓣状多尖端喷头静电纺丝方法。喷头为半封闭式结构,上半部分为圆柱直管多流道结构,下半部分为花瓣状流道扩张结构,每层的花瓣之间的间距为4 mm,能够在花瓣尖端高电场诱导作用下激发多股射流;利用COMSOL有限元分析软件对下半部分花瓣状流道扩张结构的各个参数电场强度进行模拟,研究喷头下端花瓣数量、花瓣长度和花瓣排布方式对电场均匀性的影响。结果表明:当静电纺丝喷头花瓣数量为4对(8个)、花瓣内层长度为21 mm、外层长度为20 mm、接收距离为200 mm、电压为30 kV时,电场强度平均值为5.441×10^(6) V/m,变异系数(CV)值为5.58%,表明该静电纺丝喷头可激发较高的电场强度且分布均匀;最后采用静电纺丝设备进行纺丝实验,验证了该新型花瓣状多尖端静电纺丝喷头在静电纺丝过程中能够降低边缘效应,减小能耗,射流多且稳定可控,可进行规模化静电纺丝。 展开更多
关键词 静电纺丝 花瓣状喷头 多尖端 comsol软件 电场模拟
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改进鲸鱼算法优化多微波源功率组合的微波加热系统温度均匀性研究
14
作者 杨彪 钱禹东 +4 位作者 石裕怡 韩泽民 黄宏彬 吴照刚 彭飞云 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4367-4381,共15页
多微波源组合加热系统内电磁场、温度场的均匀性不仅影响物料的加热质量,而且影响物料加热的能源效率。本文研究了多源微波加热系统中各微波源的功率分配问题,应用鲸鱼优化算法,探索提升多微波源加热物料的温度均匀性的调控方法。将加... 多微波源组合加热系统内电磁场、温度场的均匀性不仅影响物料的加热质量,而且影响物料加热的能源效率。本文研究了多源微波加热系统中各微波源的功率分配问题,应用鲸鱼优化算法,探索提升多微波源加热物料的温度均匀性的调控方法。将加热系统中的多微波源的功率组合构建成一个鲸鱼种群的优化个体。设定微波总功率为约束条件并将物料温度均匀性作为目标函数,实现多微波源功率分配达到温度均匀分布的充分条件。对鲸鱼优化算法进行改进以提高搜索精度和收敛速度,提出实现微波源跟踪到对应分配功率的一个种群初始化迭代算法,从而实现温度均匀的目标。通过Matlab和COMSOL软件对模型进行联合仿真,结合算法的寻优迭代过程和模拟加热温度求解过程,验证了改进鲸鱼优化算法相较于各对比算法对温度均匀性有更好的效果。 展开更多
关键词 微波加热 鲸鱼优化算法 温度均匀性 多源微波功率 群体智能优化 多物理场联合仿真
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基于多物理场仿真的油浸式变压器温度特性分析及散热器优化 被引量：10
15
作者 袁发庭 施文菀 +3 位作者 王玥 陈炜 唐波 姜岚 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期221-231,共11页
准确计算油浸式变压器的温度分布并寻求优化方法,对设备运行维护具有重要意义。首先建立了35 kV油浸式变压器的3维等效模型,采用Jiles-Atherton模型模拟变压器铁芯材料的磁滞特性,通过磁场计算获取了铁芯和绕组的损耗密度分布。在此基... 准确计算油浸式变压器的温度分布并寻求优化方法,对设备运行维护具有重要意义。首先建立了35 kV油浸式变压器的3维等效模型,采用Jiles-Atherton模型模拟变压器铁芯材料的磁滞特性,通过磁场计算获取了铁芯和绕组的损耗密度分布。在此基础上将损耗密度作为热源,经过流–热耦合计算得到变压器的温度场和流场仿真结果。根据计算结果提取了铁芯、绕组区域的温度分布及截面的油流流速分布,并绘制了散热片的最高温度和流速曲线。最后结合中心组合设计和仿真分析方法得出不同散热器结构参数下的变压器热点温度,构建热点温度与结构参数间的支持向量机模型,采用粒子群算法获得了最优参数。变压器热点温度较优化前降低了15.12 K,仿真与模型预测结果的相对误差为6.42%,验证了优化模型的有效性。结果表明:优化方法能够显著降低变压器热点温度,为变压器的优化设计提供了新的思路和参考。 展开更多
关键词 油浸式变压器 多物理场仿真 损耗密度 温度分布 支持向量机 散热器优化
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基于比例谐振自抗扰控制的电机谐波抑制与噪声优化 被引量：3
16
作者 李佳润 陈勇 +3 位作者 陈光 邱子桢 赵磊 张黎明 《电子测量技术》 北大核心 2024年第9期18-25,共8页
针对驱动电机逆变器非线性、反电动势波形非正弦等因素所引入的大量低频谐波,提出了一种比例谐振自抗扰控制策略,该方法可以更为全面地抑制电流谐波,同时引入谐振调节可以对特定频率谐波进行更好地抑制。首先,建立了电机系统数学模型,... 针对驱动电机逆变器非线性、反电动势波形非正弦等因素所引入的大量低频谐波,提出了一种比例谐振自抗扰控制策略,该方法可以更为全面地抑制电流谐波,同时引入谐振调节可以对特定频率谐波进行更好地抑制。首先,建立了电机系统数学模型,基于麦克斯韦张量法,推导了电磁力的解析式,分析得出5、7次谐波会对电机的转矩脉动与电磁噪声性能产生恶化;其次,建立了Simulink&Jmag多物理场协同仿真模型,对谐波抑制前后的转矩脉动与电磁噪声进行仿真分析,验证了理论解析的正确性。最后,搭建实验平台对施加策略前后采集的电流与电磁噪声结果进行分析。结果表明,所构建的控制策略对低频主要阶次的谐波成分有较好的抑制效果,优化了电机的低频噪声特性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 谐波抑制 比例谐振自抗扰控制 多物理场仿真 电磁噪声
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大容量抽水蓄能发电机断路器发热特性仿真与散热优化方法 被引量：4
17
作者 朱琦琦 王海燕 +3 位作者 张洋 朱彦卿 孙晋茹 杨飞 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2623-2634,共12页
过高的温升会加速真空断路器结构老化、降低机械强度,基于温升仿真分析的断路器散热优化设计对断路器性能提升具有重要意义。为此通过建立大容量抽水蓄能发电机断路器电磁仿真模型,计算不同通流情况下的电磁损耗,并基于各端面接触电阻损... 过高的温升会加速真空断路器结构老化、降低机械强度,基于温升仿真分析的断路器散热优化设计对断路器性能提升具有重要意义。为此通过建立大容量抽水蓄能发电机断路器电磁仿真模型,计算不同通流情况下的电磁损耗,并基于各端面接触电阻损耗,获得总发热损耗参数。在此基础上,建立包含对流、传导、辐射热传递模式的断路器自然对流仿真模型,从增强自然对流、辐射两方面对断路器散热结构进行优化设计。研究结果表明,在通流12.5 kA情况下,断路器监测点最高温升为133.7 K,辐射功率占比约23%。通过增加散热片及热管,最高温升能够降低至109.5 K。增大断路器部件表面发射率能够低成本实现辐射功率提升,从而将最高温升进一步降低至96.9 K。通过断路器稳态通流温升实验,验证了仿真可靠性,监测点温升的仿真与实验平均误差小于2.1 K。 展开更多
关键词 抽水蓄能断路器 稳态温升特性 自然对流 热辐射 多物理场有限元仿真
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富油煤原位热解多物理场演化规律数值模拟研究 被引量：1
18
作者 杨甫 程相强 +3 位作者 李明杰 吴志强 魏进家 曹虎生 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期25-34,共10页
【目的】富油煤原位热解是一种具有清洁、高效、安全等优势的煤炭资源新兴利用技术,尚处于起步阶段,多物理场演化规律及关键工艺参数对富油煤原位热解过程具有重要影响。【方法】通过构建耦合流体流动、传热以及化学反应的多物理场数值... 【目的】富油煤原位热解是一种具有清洁、高效、安全等优势的煤炭资源新兴利用技术,尚处于起步阶段,多物理场演化规律及关键工艺参数对富油煤原位热解过程具有重要影响。【方法】通过构建耦合流体流动、传热以及化学反应的多物理场数值模型,并与富油煤圆柱煤样热解实验的结果对比分析,以验证多物理场耦合模型的可靠性。根据先导试验条件,采用均质/非均质渗透率模型研究了渗透率、热载体流量以及致裂区高度对热解过程中传热传质的影响。【结果和结论】结果表明,增大渗透率有利于快速生产,对于均质渗透率模型而言,当渗透率为1μm2时热解反应仅需38 d即可完成,建议对煤层进行冲击致裂使得煤层渗透率达到达西级别。而对于非均质渗透率模型,在加热前期增大热载体流量可以提高传质传热速率。热载体流量为0.12 kg/s时,高渗区域热解反应完成仅需12 d左右。后期当中心高渗区域煤热解完成后,反应及渗流速率变慢,提高热载体流量对反应速率的影响较小。实际生产中建议前期选择较大的热载体流量(0.12 kg/s)促进高渗区域快速热解,更快产生焦油;后期可减小热载体流量节省成本。增大致裂区高度可提高热解速率,致裂区高度为6 m时,热解反应仅需130 d左右即可完成。实际应用中需综合考虑冲击致裂成本以及热解时间成本。 展开更多
关键词 富油煤 原位热解 数值模拟 多物理场
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多薄层致密砂岩储层大型水力压裂三维物理模拟实验 被引量：1
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作者 房茂军 杜旭林 +3 位作者 白玉湖 李昊 张浩 朱海燕 《石油实验地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期786-798,共13页
鄂尔多斯盆地东北缘临兴气田以多薄互层型致密砂岩储层为主,储层岩性复杂、渗透率低,受多种因素影响且作用机理不明确,导致压裂施工难度大、效果差异大。为此,针对临兴气田致密砂岩储层不同岩石组分、黏土含量、粒径、沉积旋回、平面及... 鄂尔多斯盆地东北缘临兴气田以多薄互层型致密砂岩储层为主,储层岩性复杂、渗透率低,受多种因素影响且作用机理不明确,导致压裂施工难度大、效果差异大。为此,针对临兴气田致密砂岩储层不同岩石组分、黏土含量、粒径、沉积旋回、平面及纵向非均质性等特性,设计并开展了不同地质条件下的水力压裂室内大型三维物理模拟实验。根据相似准则,参照二叠系石盒子组三向地应力、岩石强度、井身结构参数、现场压裂施工参数,确定了实验基本参数。根据临兴气田典型井主力储层特征,制作了考虑不同岩石组分、黏土含量、粒径、沉积旋回组合、平面非均质性组合、纵向非均质性组合的15块立方体岩心,开展了15组压裂模拟实验,并从分析注入压力曲线和观察岩样破裂面两个方面总结了影响水力压裂缝扩展规律的储层主控因素。研究表明,岩石矿物和粒径、沉积旋回、平面及纵向非均质性对致密储层裂缝扩展形态有显著影响。砂岩粒度较大、胶结较弱、黏土含量较高、平面非均质性较强,使得裂缝面更易于屈曲,扩展压力增大,导致加砂困难;沉积旋回会使得水力压裂缝易于沿旋回层面扩展,从而形成水平缝,其中反旋回界面突破难度比正旋回大;由于砂—泥层间界面、砂—煤层间界面、天然砂岩弱面易被激活,从而产生“工”或“T”字形裂缝,对于砂泥多薄互层还会产生“工”+“T”+“十”字形的组合裂缝。实验研究揭示了不同地质条件下的水力压裂缝扩展形态,也为类似区块的研究提供了借鉴。 展开更多
关键词 致密气 多薄层 水力压裂 裂缝形态 物理模拟实验 临兴气田 鄂尔多斯盆地
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SF_(6)断路器触头劣化过程合闸预击穿特性研究 被引量：1
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作者 马飞越 黎炜 +4 位作者 孙尚鹏 相中华 吴强 王尧平 王羽 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期113-122,共10页
电容器组投切断路器触头烧蚀劣化后会改变合闸预击穿时间,这不仅会影响选相合闸效果,同时也说明预击穿电弧持续时间可作为衡量触头烧蚀状态的指标之一。建立了126 kV SF_(6)断路器灭弧室内合闸预击穿过程电—流体耦合仿真模型,研究了触... 电容器组投切断路器触头烧蚀劣化后会改变合闸预击穿时间,这不仅会影响选相合闸效果,同时也说明预击穿电弧持续时间可作为衡量触头烧蚀状态的指标之一。建立了126 kV SF_(6)断路器灭弧室内合闸预击穿过程电—流体耦合仿真模型,研究了触头劣化过程中合闸预击穿特性,并提出了预击穿时间带电检测方法。结果表明:合闸过程中场强最大点总是出现在静弧触头表面;灭弧室内SF_(6)气体密度几乎保持不变;110 kV电压等级相电压下,触头预击穿电弧持续时间随烧蚀程度变化的试验值与仿真值吻合良好。从电场畸变角度解释了随着触头的表面烧蚀劣化程度增大对应预击穿时间的变化规律,结果可为断路器选相合闸策略和触头状态评估提供理论指导。 展开更多
关键词 SF_(6)断路器 预击穿特性 多物理场耦合仿真 选相合闸 触头状态评估
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