力学

随着社会经济高速发展，环境污染与能源需求问题日益凸显，挖掘需求侧可调节资源变得尤为重要。夏季用电高峰时段中空调负荷占据很大比重，且空调负荷具有调度方式灵活、响应速度快、可调节潜力大等优点，可对其采取控制技术以缓解高峰期的用电紧张。为此，对空调负荷的聚合建模与可调度潜力进行研究，首先建立空调单体的热力学模型，在此基础上建立两类不同使用行为的空调负荷聚合模型，并求得空调聚合负荷功率需求，最后采用重设控制目标的方法分析聚合空调负荷的可调潜力。结果表明所述方法能有效评估空调负荷的可调潜力。

特高压线路大吨位机械丝杠的设计及实用化研究，重点是基于±500kV直流线路、±800kV直流线路耐张塔单片绝缘子、直线塔单片绝缘子、导地线张力更换方法及配套工具方面展开的技术研究。主要是利用涡轮蜗杆传动的方式，研发大吨位、大张力承载张紧装置，将传统丝杆的操作方向从水平改变成竖直，进行了结构设计优化，实现了“小转动、大马力”的力学组合，改变常规机械丝杠单向传动或齿轮滚动摩擦螺纹实现传动状态的局限性；与液压传动装置相比较，稳定性高,实现自锁，解决液压传动装置夹紧力保持性差、在强电场中存在诸多不确定的因素、泄压不平稳而造成设备损坏，人员受伤的关键技术要点。

为了解决传统电缆状态检测方法灵敏度不高、缺陷检出率低的问题，提出基于电缆逸出气体分析的状态检测技术。首先介绍电缆气体逸出的基本原理，包括电化学腐蚀、放电和过热等气体逸出原理，分别从分子动力学仿真和实验进行了验证，然后提出基于气体逸出的初步诊断判据，并在实验室和现场电缆中分别进行了验证，表明该方法的可行性。

“双碳”背景下氢能将在各种领域发挥巨大作用，开展氢需求中长期预测具有重要意义。基于系统动力学方法建立了省级氢需求中长期预测模型。首先将氢能需求分为工业、供热和交通3大领域，考虑各子系统内部因素的相互作用以及经济发展、政策支持等外部因素的影响，分析因果关系，构建系统预测方程；其次设定系统参数，采用最小二乘法方程回归得到方程常数，基于该省发展规划利用灰色模型设定表函数参数，并将模拟结果与历史数据进行对比，结果表明模型误差较小，适用于该省氢需求预测；最后利用所建立的系统动力学模型对该省的氢需求量进行了预测。

内部短路等引起的电弧放电是特高压变压器最为严重的故障之一，容易造成油箱变形破裂甚至起火爆炸。为了分析电弧放电引起的变压器应力应变水平，建立了1 000 kV单相特高压变压器有限元模型，仿真分析了特高压变压器内部不同部位、不同能量的电弧放电引起的油箱压力分布，计算了油箱和螺栓的应力应变水平，结合材料参数对油箱和螺栓的力学性能进行安全校核，并给出了箱壁破裂或螺栓损伤的放电能量阈值。结果表明：油箱内高压绕组附近电弧放电时最大应力出现在箱壁拐角处，最大形变出现在长轴侧箱壁中间部位；升高座内电弧放电时最大应力出现在升高座支架处，最大形变出现在升高座拐弯处。

软导线拉力计算是根据软导线各荷载点受力力矩之和为零的原理组成方程，从而求得每个受力点下垂距离。各工况下荷载点受力需考虑设备材料本身质量覆冰重量、风压力影响以及不同上人检修或设备挂在线上增加荷重的综合影响。由上述各种荷载在垂直方向分量的累加求和为该点实际的受力。 再根据不同工况的状态方程，组成方程组，以一个已知状态为参考点，求出其他各种工况、气象条件下的弧垂，从而检验弧垂是否满足要求。 为高效而准确计算高次高阶方程组，开发中采用牛顿送代法进行求解并编制算法模块。牛顿-拉夫逊法是一种经典的解非线性方程的方法，广泛应用在电力系统的各类计算中，它是用选代的方法求解高阶非线性间题的方法，其具体操作过程是将非线性方程逐次线性化变为与之对应的线性方程，再对变换后的线性方程问题进行求解。 本软件可自动计算软导线各种比载、应力、反力、弧垂、次档距等多类数据，并具有直观化输出界面；参数丰富，适用广泛；编制人性化操作界面，使软件操作更容易；方便快捷生成详尽的报告书，格式严整清晰，并有中英双语可选；具有常见设备材料数据库，方便调用，并可随时扩充。从根本上解决了同类软件功能简单、操作不便、适用范围小、精度低等缺点。目前该软件已获得国家版权局软件著作权。

在电力市场中，获取信息的主要目的是降低决策风险，作为规模最大、运行机理最复杂的人造动力学系统，新型电力系统特有属性凸显电力市场中信息的价值

软导线拉力计算是火电厂、变电站电气设计的重要计算之一。为导线、绝缘子串等设备的选择提供力学依据，向土建专业架的构设计提供资料，同时也为施工单位对分裂导线的间隔距离、间隔棒间距等工程方案提供参考。目前已有的一些拉力计算软件，都是基于传统国内电力设计原则编制而成的，参数笼统，算法简单。这样做虽然方便操作，也能满足常规工程计算的需要，但面对越来越多的非常规工程、标准不同的海外工程或更高的精细化设计要求，以前的简略式计算方法就显得力不从心了，并且也不利于设计者对工程进行优化。所以，对拉力计算过程深入研究，深刻理解各种参数对计算产生的影响，是非常必要的。新的工程形式也需要适应性更强的计算软件。 本软件正是在这种工程需求的背景下孕育而生的，结合专业算法研究、传统软件对比分析和实际工程数据，利用成熟 c++编程语言开发出实用性和适应性极强的导线拉力计算软件。具有直观易操的界面，齐全的设计要素参数输入，并能根据客户需求生成详实规范的报告书，可以方便快捷地为设计工程师、电力建设单位提供数据支持和校验。能够极大提高设计效率，计算非常规的海外或新式工程，且有利于设计人员对工程中算法以及各类数据所起作用的深入认识和研究。本软件分析并计算架空软导线在不同工况和气象条件下的各类荷载、拉力、架构反力、次张力、施工安装曲线、间隔棒状态以及架构土建提资数据。软件参数丰富详实，提升了设计精细化程度，扩大了适用范围，不但能计算国标下的常规工程，对其他标准的非常规工程和海外工程、新技术参数的设备也有很好的适应性。

为分析贫预混旋流燃烧室头部结构特性影响，采用计算流体力学方法研究了中心体端面形状、空气流量，燃料喷孔数量、位置，以及头部扩张比对燃烧火焰、流场及火焰动态响应的影响。结果表明：空气流速增大到一定值后， 火焰形态基本保持不变；增加压力面燃料孔数量，高放热率区集中在中心回流区根部，同时增加压力面和吸力面燃料孔数量使得中心回流区根部温度更低，有降低热力NO x 的趋势；增加火焰筒直径，有助于中心回流区沿径向扩张，导致火焰更长、更细；将中心体端面改成椭圆，会缩短火焰轴向长度；改变中心体端面形状基本不影响火焰传递函数幅值和相位，但增加燃料孔数量明显改变火焰传递函数相位。