Topology Optimization of Fins for Rapid Heat Storage and Release in Triangular-Inside Tube Units北大核心CSCD

针对传统相变蓄热器传热速率低的问题,提出了一种内三角管式的蓄热器,并基于拓扑优化原理,以强化换热为目的,对其进行肋片设计,重构了拓扑结果,进而提取其拓扑特征重新设计肋片,分析了不同肋片设计对传热能力的影响。结果表明:内三角管式蓄热器相比传统圆管式蓄热器,蓄放热性能大大提高;安装拓扑重构肋片的蓄热器可以使蓄、放热时间缩短,传热效率提高;在蓄热过程中,分叉的拓扑特征可以提高自然对流作用;在放热过程中,安装拓扑重构肋片的蓄热器(火 积)耗散更小,可逆性更好,换热效率更高。     

Switching Control of Nonlinear Systems Based on the Quasi-ARX Model and the SVR Algorithm北大核心CSCD

该文基于改进的含有外部输入项的准线性自回归(准ARX)径向基函数(RBF)网络模型和支持向量回归(SVR)算法,提出了一种非线性切换控制方法.改进的准ARX模型非线性部分采用RBF网络.控制系统设计过程分为三个部分:首先,利用聚类方法确定模型的非线性参数;然后,采用线性SVR算法来解决控制系统的鲁棒性问题;接下来,基于控制误差给出切换判定函数,确定切换律给出控制序列.最后通过数值仿真验证了该方法的有效性.     

Active Disturbance Rejection Control of Quadrotor UAVs Based on Joint Observation and Feedforward Compensation北大核心CSCD

为解决模型参数不确定与外界干扰影响下,四旋翼无人机飞控作业中姿态与轨迹跟踪精度下降,反应迟缓的问题,利用拓展Kalman滤波应对非线性系统问题出色的适应能力和噪声抑制能力,对四旋翼状态信息进行初步估算来抑制高频信号干扰,从而降低了扩张状态观测器的估计负担.同时,与扩张状态观测器联合估计由系统不确定性参数与外界扰动联合组成的“总扰动”,使系统对于精确模型的依赖性降低,并利用扰动估计的微分值进行前馈补偿,以提高对突变扰动的跟踪精度,克服了突变干扰下的相位滞后现象.综合联合观测器、带前馈补偿的LESO及带误差补偿的PD控制律,形成了一种利用拓展Kalman滤波与前馈补偿后的扩张状态观测器联合观测扰动,能较大程度抑制高频噪声和突变扰动的改进型自抗扰控制器.仿真与实验结果表明,联合观测器能有效地减小观测误差幅值且能超前校正观测相位滞后,从而更好地得到更精确的状态信息,改进型自抗扰控制器能更好地满足四旋翼飞行器快速反应、高效稳定的控制要求,精准高效地完成复杂轨迹跟踪.     

Prediction of Gas-Liquid Pressurization Performances of Multistage Multiphase Pumps Based on Similarity Laws and Neural Networks北大核心CSCD

It is very important to accurately predict the gas-liquid pressurization performance of multiphase pumps for the economy and safety of oil-gas production. Existent prediction models and methods are limited by narrow parameter ranges and low pump stages. A gas-liquid experimental platform at the industrial level was built, and the gas-liquid pressurization performances of a 25-stage centrifugal multiphase pump were obtained. A prediction method for gas-liquid pressurization performances was proposed for multiphase pumps with high stages at variable rotational speeds. Firstly, the artificial neural network of gas-liquid boosting pressure in the pump with low stages at a constant rotational speed, was constructed. Then, the boosting pressures at variable rotational speeds were converted to the designed condition by the 2-phase similarity law. Finally, based on the isothermal compression hypothesis, the inter-stage flow parameters were updated and the boosting pressures in pumps with high stages were acquired. The relative errors of prediction results of gas-liquid pressurization were less than 15% in pumps with different stage numbers (3~25 stages) and rotational speeds (2 500~3 500 r·min-1). The proposed method can be applied to other types of multiphase pumps, to determine the stage numbers of multiphase pumps and make production evaluation in oil-gas industry. © 2023 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.     

Research on the Fictitious Source Points of the Hybrid Fundamental Solution⁃Based Finite Element Method for Heat Conduction Problems北大核心CSCD

针对热传导问题,提出了杂交基本解有限元法.首先,假设两个独立场:一个为利用基本解线性组合近似的单元域内温度场,另一个为使用与传统有限元法相同形式的辅助网线温度场.然后,利用修正变分泛函将上述两个独立场关联起来,并导出有限元列式.然而,该方法的准确性很大程度上取决于源点的分布和数量,通常将源点布置在单元外部两种虚拟边界上:与单元相似的边界和圆形边界.此外,还提出了双重虚拟边界,并与上述两种源点布局方式进行对比.通过两个典型数值算例,验证了该文方法在不同源点布局下的有效性和对网格畸变的不敏感性.     

Optimization Design of Holding Poles Based on the Response Surface Methodology and the Improved Arithmetic Optimization Algorithm北大核心CSCD

抱杆优化设计需要耗费大量有限元分析计算时间,难以确定可行域.该文采用响应面法(response surface method,RSM)来模拟抱杆结构的真实响应,提出了改进的算术优化算法(improved arithmetic optimization algorithm,IAOA)对抱杆结构进行优化设计.将分数阶积分引入算术优化算法(arithmetic optimization algorithm,AOA),改善了算法的开发能力.采用拉丁超立方抽样,选取抱杆结构杆件截面试验样本,利用最小二乘法对样本点进行分析,构建了抱杆结构应力和位移关于杆件截面尺寸的二阶响应面代理模型.建立以抱杆质量最小化为优化目标,许用应力和位移为约束条件的优化模型,采用IAOA对其进行求解.结果表明:二阶响应面模型能够准确预测抱杆结构的响应值,IAOA的求解精度得到显著提升,代理模型可大幅降低有限元分析所需的计算代价,优化后抱杆结构质量减轻了8.2%.联合使用RSM和IAOA可有效求解大型空间杆系结构的优化设计问题.     

轻质热防护系统多层材料组合结构的热应力分析

提出了轻质热防护系统外面板使用多层结构的概念,设计了2种热防护材料组合构成的3种铺层方案．通过模拟飞行器再入大气层时受到的机械和热载荷条件,数值计算得到了层间剪切力、底部温度和y方向位移．计算结果发现,层间剪切力发生在边缘部位且呈反对称分布;选用高热导率和高热容材料能够减少材料内的温度梯度,进而有效地降低结构的热应力和热变形;在均匀温度场情况下,两种材料的热膨胀系数之差越小,则层间剪切力越小．该研究表明不同的材料组合和铺层次序的多层结构,可以满足不同设计要求,具有优化设计潜力．     

TOPSIS-GRA法下的企业动态信用评价方法及其应用

针对传统信用评价方法较少考虑到时间的延续性,且只注重信用基础值而忽视其发展趋势的问题,本文提出了一种具有风险抗性信用奖惩特征的TOPSIS-GRA的动态信用评价方法。首先,利用指标信息量诱导密度算子对静态数据进行综合集成,得到静态综合信用评价值,在此基础上构造动态信用评价加权决策矩阵;其次,在对矩阵进行TOPSIS法验算的过程中嵌入企业风险抗性信用奖惩点,进而得到包含奖惩性质的相对贴近度;再以GRA方法得到各受评企业理想的信用发展趋势关联度,结合两者最终得到融合风险抗性奖惩量、信用基础值和信用发展趋势三项特征的稳定科学的企业动态信用评价结果。最后,给出了一个实证分析,验证了该方法的有效性及合理性。     

基于区间数的应急物资储备库最小费用选址模型

本文研究了基于区间数的应急物资储备库最小费用选址问题。给出了区间数的概念和运算,构建了参数为区间数的应急物资储备库最小费用选址模型,提出了求模型满意解的算法,最后通过算例分析说明该方法的有效性。     

动态需求下蓄冷式多温共配多目标优化模型及算法

蓄冷式多温共配是当前冷链物流领域一种较新的配送模式,可以有效地满足客户对产品多样性的需求。针对蓄冷式多温共配中客户需求的动态变化,本文从需求预测的角度出发,首先根据服务客户点的不同将车辆冗余空间的装载比例做了差异化处理,实现合理利用车辆冗余空间而又不全部满载;进而从时间满意度和订单完成率两方面度量客户满意度,建立了蓄冷式多温共配多目标模型;最后构建了较为高效的算法进行求解。算例分析表明,和其他策略相比,本文方法实用性更强。     

基于复合泊松过程战略石油储备天数的概率模型及其应用

为了明确国家或地区战略石油储备天数,在分析世界发生石油生产中断的历史数据的基础上,建立了战略石油储备天数的复合泊松过程的概率模型。把模型计算结果与国际能源机构确定的经合组织石油储备天数的标准及其实际石油储备数据进行对比分析,发现该模型具有相当的合理性,可以作为指导国家或地区进行战略石油储备的理论依据。     

基于主成分分析的新能源储能企业技术创新能力研究

基于科技创新投入、产出、支撑和转化等四个影响因素,构建新能源储能企业科技创新能力评价模型,并运用主成分分析法和聚类分析法,对我国主要新能源储能企业的科技创新能力进行分析和评价．分析表明,我国新能源储能企业科技创新的能力主要取决于经费投入和科研能力两大因素．新能源企业科技创新的研发经费投入、科研人员配备、科研成果等方面,与国外企业相比差距大,科技创新能力亟待提高．     

基于GIS的河道、蓄滞洪区洪水演进动态可视化仿真研究

结合地理信息系统(GIS)技术和三维仿真图示技术,探讨了基于GIS的河道、蓄滞洪区洪水演进可视化仿真技术原理与方法,分析了洪水演进可视化模型的建立过程,设计出河道、蓄滞洪区洪水演进系统的总体结构及开发模式,并介绍了系统具体功能的实现.本仿真模型在实例中得到了成功的应用,可为防洪减灾决策提供快捷、直观形象的信息支持.     

基于模糊层次分析法的动态群决策及其应用

探讨了基于常规AHP的模糊动态层次分析法(FDAHP)的实现过程,对其判断矩阵的一致性问题进行了深入研究。针对传统静态群决策不能反映决策对象的动态变化的不足,提出了基于FDAHP的动态群决策算法,并将其应用于舰船各费用成份的动态分析中,取得了良好效果。     

残缺数据下动态随机算法及应用

针对指标数据残缺的动态评价问题,提出了一种基于残缺数据的动态随机算法。首先依据时间维度上的分布情况将残缺值分为两类:离散型与连续型,并提出了对应的补足方法;然后在数据补足完整的基础上,利用随机模拟技术,计算优胜度矩阵,并推导出被评价对象之间的可能性排序。该算法避免了评价对象之间排序的绝对性,在对实际问题的解释方面具有较大弹性。最后,通过一个算例对该算法进行详细说明。