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水冷式集中空调冷源系统多变量耦合物理模型

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 139-152页

作者：刘雪峰黄彬丁笠伟徐瑾蔓毕梦波华南理工大学电力学院广东广州510640

水冷式集中空调系统是一个多变量耦合的非线性系统,运行数据稀疏程度大,导致基于数据驱动的机器学习模型泛化能力差,全面反映水力与传热机理的物理模型成为当前研究的关键。然而,系统变量耦合复杂,迭代嵌套导致整体计算量消耗巨大,设备... 详细信息

水冷式集中空调系统是一个多变量耦合的非线性系统,运行数据稀疏程度大,导致基于数据驱动的机器学习模型泛化能力差,全面反映水力与传热机理的物理模型成为当前研究的关键。然而,系统变量耦合复杂,迭代嵌套导致整体计算量消耗巨大,设备启停又导致管路水力结构变化而不得不频繁重构模型等技术难点亟待解决。利用离散变量连续化及模式搜索法,以阻力系数关联支路开度与设备启停,以水泵运行频率关联水泵启停与运行状态,实现将离散变量整合至连续变量,减少迭代嵌套,可实现流量动态分配、水力热力全局耦合计算。该研究构建了冷负荷、冷冻水流量、冷冻水供水温度、冷冻水供回水压差及环境温湿度为外部约束的水冷式集中空调冷源系统多变量耦合物理模型,实现对冷水机组台数、冷冻水泵台数与频率、冷却水泵台数与频率、冷却塔台数与频率等多个独立变量的异步调节。通过综合实验平台验证模型的可靠性,探究了不同工况下的机塔泵运行特性与群控策略。研究表明,冷源系统物理模型仿真结果平均相对误差小于10%,少部分在15%内,单次迭代计算耗时约0.32 s,多变量组合调节可综合权衡各子系统的能效,系统全局优化可最大限度挖掘节能空间,解决传统主观经验控制难以维持稳定节能效果的缺陷,为智能诊断提供理论基础。

关键词：空调系统多变量物理模型建模策略

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三维有限元中奇异点源的简化分析方法

岩土力学 2024年第8期45卷 2483-2491页

作者：潘泓许嘉显骆冠勇彭斯格曹洪华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

减压井是渗流控制的重要手段,减压浅井井底的入渗量不可忽略。在渗流场有限元有关井的计算中,含水层与井半径有巨大尺寸差异,只有将井周围的网格尺寸限制在厘米级或更少,才能达到合理的精度,但效率过低。为提高效率,分析时通常将井底简... 详细信息

减压井是渗流控制的重要手段,减压浅井井底的入渗量不可忽略。在渗流场有限元有关井的计算中,含水层与井半径有巨大尺寸差异,只有将井周围的网格尺寸限制在厘米级或更少,才能达到合理的精度,但效率过低。为提高效率,分析时通常将井底简化为点源。由于点源附近的水头梯度极大,是奇异点,有限元中通常要进行等效处理才能保证全局的精度。提出了以零体积点元模拟点源的方法,该方法基于修正井水位法,利用点源解析解及四面体渗流单元,推导了点元单元的显式解。使用该点元单元模拟井底,可以在不失全局精度的条件下用大网格对点源进行模拟,避免了迭代计算,极大提高了利用三维有限元模拟点源的效率。详细介绍了该点元显式解的推导过程,验证其计算精度,并探究出简化计算方法的适用范围。最后介绍了该方法在实际排水减压抗浮工程中的应用。

关键词：渗流有限元法井点奇异点单元

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钌基氧化物酸性析氧电催化剂

科学通报 2024年第25期69卷 3705-3714页

作者：万仁典黄广幸刘庆勋赵伯特华南理工大学环境与能源学院广州510006

质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)电解水技术是一种很有前景的绿色制氢技术,但其酸性操作环境对催化剂的性质提出更苛刻的要求.目前,可商业化应用于PEM电解水技术酸性析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)的催化剂主要... 详细信息

质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)电解水技术是一种很有前景的绿色制氢技术,但其酸性操作环境对催化剂的性质提出更苛刻的要求.目前,可商业化应用于PEM电解水技术酸性析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)的催化剂主要为贵金属铱(Ir)基材料.与Ir基材料相比,钌(Ru)基氧化物催化剂具有成本相对较低的优势.然而, Ru基氧化物催化剂在酸性介质中的稳定性较差.因此,迫切需要研制出在酸性电解质中高效稳定的Ru基氧化物OER催化剂.本文综述了Ru基氧化物催化剂的理论稳定性、析氧反应机理和理论活性,随后探讨了该催化剂在析氧反应过程中的性能衰减机理,并进一步讨论了提高其反应活性和稳定性的设计策略.本文最后总结了Ru基氧化物催化剂目前面临的挑战,并提出了相应的展望.

关键词：电解水钌基氧化物衰减机理催化剂设计策略

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交替提升与张拉的索穹顶结构施工优化方法

西南交通大学学报 2024年第3期59卷 663-669页

作者：姜正荣苏延石开荣李之吉魏德敏梁霖华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

为确保索穹顶结构施工成型前索杆内力的平稳变化,提出了交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法.首先,以施工过程中的平均结构应变能最小为优化目标,对内拉环的逐级提升高度进行优化;其次,通过仿真分析得到施工过程中的索杆内力... 详细信息

为确保索穹顶结构施工成型前索杆内力的平稳变化,提出了交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法.首先,以施工过程中的平均结构应变能最小为优化目标,对内拉环的逐级提升高度进行优化;其次,通过仿真分析得到施工过程中的索杆内力和节点位移,并与仅张拉最外圈斜索的施工方法进行对比.结果表明:交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法可有效减小施工过程中的索杆内力,降幅最大达61.83%,避免了施工成型前索杆内力的大幅波动,且结构位形变化较平缓,相邻施工步的竖向位移差最大为1.43 m,平均结构应变能较低,仅为55.03%,优化效果显著,验证了该优化方法对索穹顶结构施工模拟的适用性.

关键词：索穹顶结构交替提升与张拉施工仿真施工优化

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面向代码搜索的函数功能多重图嵌入

软件学报 2024年第8期35卷 3809-3823页

作者：徐杨陈晓杰汤德佑黄翰华南理工大学软件学院广东广州510006

如何提高异构的自然语言查询输入和高度结构化程序语言源代码的匹配准确度,是代码搜索的一个基本问题.代码特征的准确提取是提高匹配准确度的关键之一.代码语句表达的语义不仅与其本身有关,还与其所处的上下文相关.代码的结构模型为理... 详细信息

如何提高异构的自然语言查询输入和高度结构化程序语言源代码的匹配准确度,是代码搜索的一个基本问题.代码特征的准确提取是提高匹配准确度的关键之一.代码语句表达的语义不仅与其本身有关,还与其所处的上下文相关.代码的结构模型为理解代码功能提供了丰富的上下文信息.提出一个基于函数功能多重图嵌入的代码搜索方法.在所提方法中,使用早期融合的策略,将代码语句的数据依赖关系融合到控制流图中,构建函数功能多重图来表示代码.该多重图通过数据依赖关系显式表达控制流图中缺乏的非直接前驱后继节点的依赖关系,增强语句节点的上下文信息.同时,针对多重图的边的异质性,采用关系图卷积网络方法从函数多重图中提取代码的特征.在公开数据集的实验表明,相比现有基于代码文本和结构模型的方法,所提方法的MRR提高5%以上.通过消融实验也表明控制流图较数据依赖图在搜索准确度上贡献较大.

关键词：代码搜索控制流图数据依赖图函数功能多重图

基于数值模拟的高速公路S型曲线积水规律分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第8期52卷 56-64页

作者：吴文亮曾威凯李智王晓飞华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

S型曲线由于特殊的线型几何特征形成了易积水的路面区域,对于积水规律的掌握有利于在设计和建造阶段提前预防和处理积水路段的危害。该文基于计算流体力学软件Fluent,结合计算流体力学分析中基于欧拉-拉格朗日方法的欧拉液膜模型EWF(Eul... 详细信息

S型曲线由于特殊的线型几何特征形成了易积水的路面区域,对于积水规律的掌握有利于在设计和建造阶段提前预防和处理积水路段的危害。该文基于计算流体力学软件Fluent,结合计算流体力学分析中基于欧拉-拉格朗日方法的欧拉液膜模型EWF(Eulerian Wall Film),针对精细化处理的典型S型曲线双向多车道道路模型进行模拟计算。模拟包含了几何特征与降雨量等不同变量因素,得出了积水的水膜厚度以及流速分布规律。模拟结果表明:在降雨阶段,S型曲线横坡坡度0%~1%路段为积水路段,横坡坡度1%~2%路段为易积水路段,横坡坡度大于2%的路段积水情况受到降雨强度影响;在排水阶段,S型曲线横坡坡度0%~1%路段为排水困难路段,横坡坡度1%~2%路段为排水不畅路段,横坡坡度大于2%的路段排水顺畅,在排水时间结束时,路面在不同的几何条件和降雨条件下均能将积水排除至水膜厚度小于2 cm,横坡的大小与渐变影响了积水的横向分布与纵向分布,横向呈现中间高两边低、横断面上标高大的位置水膜厚度小和标高小的位置水膜厚度大的水膜厚度分布规律,总体呈现S型的分布规律;水膜流速在积水阶段呈现纵向上中间低两边高、水膜厚度大则水膜流速大的水膜厚度分布规律,在排水阶段则为纵向上中间高两边低的水膜流速分布规律。道路宽度影响了降雨落到路面的积水总量,进而对积水水膜厚度产生了影响;超高缓和率则主要使得积水路段、易积水路段增长,从而影响了积水分布的范围。

关键词：计算流体力学 S型曲线路面积水积水规律

基于质点-弹簧-阻尼模型的人机接触运动皮肤三维形变仿真

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清华大学学报(自然科学版) 2024年第10期64卷 1706-1716页

作者：翟敬梅章昊华南理工大学机械与汽车工程学院

人机接触运动中，在接触区域后方和前方皮肤表面分别产生拉伸和堆积形变。针对当前该领域研究的局限性，该文研究了黏滑摩擦下皮肤三维形变仿真模型，为人机作业参数优化、在线轨迹规划和控制提供参考。该文基于皮肤解剖结构，构建皮肤... 详细信息

人机接触运动中，在接触区域后方和前方皮肤表面分别产生拉伸和堆积形变。针对当前该领域研究的局限性，该文研究了黏滑摩擦下皮肤三维形变仿真模型，为人机作业参数优化、在线轨迹规划和控制提供参考。该文基于皮肤解剖结构，构建皮肤、肌肉脂肪、骨骼3层质点-弹簧-阻尼模型，描述皮肤在拉伸、剪切和弯曲作用下的形变；基于皮肤黏滑摩擦机理，结合改进Kelvin-Voigt黏弹模型，构建皮肤质点-弹簧-阻尼动力学模型，模拟不同作业环境下皮肤的实时三维形变；验证了皮肤质点-弹簧-阻尼模型在Kwiatkowska、 Franklin等皮肤拉伸测量试验中的有效性。同时，该文搭建了机器人手臂按摩试验平台和皮肤表面形变测量视觉系统。与试验测量结果对比，皮肤三维形变仿真模型拉伸形变在X和Z方向的平均误差分别为0.295、0.360 mm,标准差分别为0.164、0.085 mm;堆积形变在X、Y和Z方向的平均误差分别为0.317、 0.248、0.471 mm,标准差分别为0.090、 0、0.232 mm。试验结果表明：该文构建的皮肤三维形变仿真模型误差较小、稳定性较高。

关键词：皮肤三维形变质点-弹簧-阻尼模型黏滑摩擦质点动力学模型

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钢-混组合结构群钉连接件的连杆效应试验研究

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哈尔滨工程大学学报 2024年第2期45卷 254-261页

作者：余晓琳吴毓陈宇轩罗宇蕃贾布裕华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

钢—混组合结构连接件中栓钉式群钉连接件存在单钉承载力折减及群钉中栓钉的剪力分布不均匀的情况,本文提出一种带连杆的群钉连接件,旨在通过在栓钉之间设置连杆使群钉中栓钉之间的剪力分布更加均匀,并提高构件的整体承载能力。利用推... 详细信息

钢—混组合结构连接件中栓钉式群钉连接件存在单钉承载力折减及群钉中栓钉的剪力分布不均匀的情况,本文提出一种带连杆的群钉连接件,旨在通过在栓钉之间设置连杆使群钉中栓钉之间的剪力分布更加均匀,并提高构件的整体承载能力。利用推出试验结合有限元模拟,揭示了带连杆群钉连接件的作用机理,并通过参数分析给出群钉构件合理的连杆布置位置以及尺寸。研究结果表明:在构件达到极限承载力时,合理的设置连杆能够减少83.76%的栓钉底部剪力分布的不均匀程度,对构件承载能力的提升能达到8.56%。本文研究可为带连杆群钉连接件的结构优化提供一定的理论基础,推动新型连接件的发展。

关键词：组合结构带连杆的群钉连接件推出试验承载力非线性有限元分析参数分析剪力分布结构优化

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考虑自由液面影响的多凸体结构浮态计算方法

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 62-70页

作者：刘虓周全樊天慧陈超核华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

针对液舱内自由液面对浮态和稳性的影响,文中提出了一种新的多凸体组合结构浮态算法。该方法将浮体和液舱分解成多个四面体单元,通过分析每个四面体与水面/液面的相对位置关系来确定浮体的浮力和浮心以及液舱液体的重心。该方法还提出... 详细信息

针对液舱内自由液面对浮态和稳性的影响,文中提出了一种新的多凸体组合结构浮态算法。该方法将浮体和液舱分解成多个四面体单元,通过分析每个四面体与水面/液面的相对位置关系来确定浮体的浮力和浮心以及液舱液体的重心。该方法还提出了一种改进的双重迭代法用来确定多凸体组合结构的浮态:内层迭代法模拟浮体的升沉运动,得到浮体外的水面方程和液舱内的液面方程;通过外层迭代法模拟浮体的旋转运动。两种迭代方法交替进行,直至浮体的重力作用线和浮力作用线之间的距离满足精度要求,同时重力等于浮力。自编程序对某半潜船和某半潜式海洋平台的多种典型工况进行了浮态计算,同时也考虑了自由液面影响。此外利用Maxsurf建模进行了对比分析,还利用AUTOCAD进行了精度验证。对照结果表明:该研究提出的算法可以考虑自由液面对浮态的影响,原理清晰,收敛性好;算法无论对传统的单凸体结构(例如单体船),还是多凸体结构(例如多体船、漂浮式海洋平台等)均更容易取得准确解,且计算效率更高;算法可以实现“搭积木”式的建模方式,多工况建模时可以极大地减小工作量;算法无需依赖国外第三方图形平台(比如AUTOCAD、CATIA),可为我国相关工业软件的国产化打下良好的基础。

关键词：自由液面浮态四面体双重迭代