为探究高比例可再生能源系统下风光资源的消纳与多元化利用途径,提出一种电氨转换及风光时空相关性的多能耦合系统两阶段鲁棒优化模型。首先分析了电制氨的运行机制,并结合直接氨燃料电池技术,探讨了电制氨与氨燃料电池协同运行的系统...为探究高比例可再生能源系统下风光资源的消纳与多元化利用途径,提出一种电氨转换及风光时空相关性的多能耦合系统两阶段鲁棒优化模型。首先分析了电制氨的运行机制,并结合直接氨燃料电池技术,探讨了电制氨与氨燃料电池协同运行的系统特性。为综合考虑风光出力的相关性与不确定性并选择最相近极限场景,该文采用最小体积封闭椭球算法构建高维椭球集,并通过1-范数和¥-范数建立风光出力场景的概率分布置信集,有效整合风光出力不确定性的分布信息。针对鲁棒优化模型中二元变量导致计算时间较长问题,该文提出了一种改进列与约束生成(column and constraint generation,C&CG)算法,利用三分块-交替方向乘子法和近似凸化方法分别处理主-子问题,并通过非精确C&CG算法对主-子问题进行迭代求解,在确保计算效率的同时,快速逼近最优解。结果表明,所提模型获取的极限场景能够准确捕捉风光出力的时空相关性及不确定性,电-氨转换系统有效促进了可再生能源的合理消纳,在确保系统安全稳定运行的同时,显著提升了调度经济性及求解效率。展开更多
针对飞机典型部位在遭到高速破片攻击后结构整体的战伤状态及破片的剩余行为开展数值模拟。应用LS-DYNA软件,结合有限单元方法(finite element method,FEM)和光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)两者的优势,建立...针对飞机典型部位在遭到高速破片攻击后结构整体的战伤状态及破片的剩余行为开展数值模拟。应用LS-DYNA软件,结合有限单元方法(finite element method,FEM)和光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)两者的优势,建立自适应的FEM-SPH耦合模拟方法,并构建2种飞机典型部位的计算模型,采用六面体网格局部细化方法实现了核心位置的精确模拟,并进行试验来验证数值模型;开展了一系列高速冲击战伤模拟,对比了不同工况下破片高速冲击结构后形成的碎片云和破口形貌,并对破片的剩余速度和质量进行分析,确定了破片在结构蒙皮上的临界跳飞角。结果表明:自适应FEM-SPH耦合算法的计算结果与试验结果吻合良好,能够对破片高速冲击战伤进行有效准确模拟;碎片云分布形状随破片速度增加变得狭长,冲击角度会改变碎片云和结构破口形状朝向;碎片云高度和扩散速度随破片速度或角度的变化趋势基本一致并都呈线性关系;破片的速度减少量不随初始速度变化,质量减少量则与冲击速度正相关,两者与冲击角度都负相关;破片临界跳飞角与冲击速度大小基本呈线性关系。展开更多
库水位循环作用下,库岸边坡岩土体物理力学性质劣化,引起岸坡变形、滑移,将对桥梁基础、桥墩及上部结构产生不同程度损伤,甚至会导致桥梁上部结构落梁、垮塌。针对重庆万州长江二桥库岸边坡失稳致灾问题,采用FEM-SPH(finite element met...库水位循环作用下,库岸边坡岩土体物理力学性质劣化,引起岸坡变形、滑移,将对桥梁基础、桥墩及上部结构产生不同程度损伤,甚至会导致桥梁上部结构落梁、垮塌。针对重庆万州长江二桥库岸边坡失稳致灾问题,采用FEM-SPH(finite element method-smoothed particle hydrodynamics)转换耦合算法建立了岸坡-桥梁三维有限元模型,结合桥位处地质勘测数据模拟了变动水位条件下岸坡变形、滑移、失稳全过程,揭示了岸坡滑移与桥梁桩基相互作用机理,研究了桥墩偏位规律及下部结构失效模式。结果表明:以滑动带有限元网格悉数转换为SPH(smoothed particle hydrodynamics)粒子作为岸坡失稳判据,FEM-SPH转换耦合算法能够更直观、准确地模拟库岸边坡从变形、滑移至失稳全过程;桥位处岸坡将在第16、20次水位升降循环过程中发生失稳破坏;随着岸坡变形、滑移、失稳演化,桥墩偏位呈“缓增-激增”的变化趋势;岸坡发生第2次失稳时,桩基础在土-岩交界面上部发生剪切破坏,破坏面与水平面夹角约为60°。展开更多
建立了大直径中空直孔掏槽爆破的力学模型,采用FEM-SPH(Finite Element Method-Smooth Particle Hydrodynamics)耦合算法对破岩过程进行了数值模拟。结果表明:该数值模拟方法能够直观展示大直径中空直孔掏槽爆破破岩全过程,爆破破岩过...建立了大直径中空直孔掏槽爆破的力学模型,采用FEM-SPH(Finite Element Method-Smooth Particle Hydrodynamics)耦合算法对破岩过程进行了数值模拟。结果表明:该数值模拟方法能够直观展示大直径中空直孔掏槽爆破破岩全过程,爆破破岩过程分为端部爆破漏斗形成和槽腔岩体抛掷两个阶段;理论计算所得端部爆破漏斗边界与数值模拟所得漏斗边界基本一致,而理论计算所得最终槽腔边界与数值模拟所得槽腔边界存在差异,数值模拟所得最终槽腔边界呈倒立钟形,更符合最终槽腔边界的实际观测情况。研究结果为合理确定大直径中空直孔掏槽爆破参数提供了理论依据。展开更多
文摘为探究高比例可再生能源系统下风光资源的消纳与多元化利用途径,提出一种电氨转换及风光时空相关性的多能耦合系统两阶段鲁棒优化模型。首先分析了电制氨的运行机制,并结合直接氨燃料电池技术,探讨了电制氨与氨燃料电池协同运行的系统特性。为综合考虑风光出力的相关性与不确定性并选择最相近极限场景,该文采用最小体积封闭椭球算法构建高维椭球集,并通过1-范数和¥-范数建立风光出力场景的概率分布置信集,有效整合风光出力不确定性的分布信息。针对鲁棒优化模型中二元变量导致计算时间较长问题,该文提出了一种改进列与约束生成(column and constraint generation,C&CG)算法,利用三分块-交替方向乘子法和近似凸化方法分别处理主-子问题,并通过非精确C&CG算法对主-子问题进行迭代求解,在确保计算效率的同时,快速逼近最优解。结果表明,所提模型获取的极限场景能够准确捕捉风光出力的时空相关性及不确定性,电-氨转换系统有效促进了可再生能源的合理消纳,在确保系统安全稳定运行的同时,显著提升了调度经济性及求解效率。
文摘针对飞机典型部位在遭到高速破片攻击后结构整体的战伤状态及破片的剩余行为开展数值模拟。应用LS-DYNA软件,结合有限单元方法(finite element method,FEM)和光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)两者的优势,建立自适应的FEM-SPH耦合模拟方法,并构建2种飞机典型部位的计算模型,采用六面体网格局部细化方法实现了核心位置的精确模拟,并进行试验来验证数值模型;开展了一系列高速冲击战伤模拟,对比了不同工况下破片高速冲击结构后形成的碎片云和破口形貌,并对破片的剩余速度和质量进行分析,确定了破片在结构蒙皮上的临界跳飞角。结果表明:自适应FEM-SPH耦合算法的计算结果与试验结果吻合良好,能够对破片高速冲击战伤进行有效准确模拟;碎片云分布形状随破片速度增加变得狭长,冲击角度会改变碎片云和结构破口形状朝向;碎片云高度和扩散速度随破片速度或角度的变化趋势基本一致并都呈线性关系;破片的速度减少量不随初始速度变化,质量减少量则与冲击速度正相关,两者与冲击角度都负相关;破片临界跳飞角与冲击速度大小基本呈线性关系。
文摘建立了大直径中空直孔掏槽爆破的力学模型,采用FEM-SPH(Finite Element Method-Smooth Particle Hydrodynamics)耦合算法对破岩过程进行了数值模拟。结果表明:该数值模拟方法能够直观展示大直径中空直孔掏槽爆破破岩全过程,爆破破岩过程分为端部爆破漏斗形成和槽腔岩体抛掷两个阶段;理论计算所得端部爆破漏斗边界与数值模拟所得漏斗边界基本一致,而理论计算所得最终槽腔边界与数值模拟所得槽腔边界存在差异,数值模拟所得最终槽腔边界呈倒立钟形,更符合最终槽腔边界的实际观测情况。研究结果为合理确定大直径中空直孔掏槽爆破参数提供了理论依据。
