计算模型（精选十篇）
计算模型 篇1
城镇土地定级是根据城镇土地的经济和自然两方面的属性及其在城镇社会经济活动中的地位和作用，综合评定土地质量，划分城镇土地级别的过程。土地定级的目的是为土地价格评估、地籍管理、土地税费征收以及全面、科学、合理地使用城镇土地提供依据。
地价是指在城市规划区范围内，对现状利用和规划利用条件下，不同级别的土地或土地条件相当的均值地域，按照商业、住宅、工业等用途，分别评估确定的某一时点上的一定年期的完整土地使用权区域平均价格，具有全域性、平均性、有限期、时效性等特点。地价是反映土地市场和土地供需状况的“晴雨表”，也是政府调控土地市场的重要杠杆。在现实经济生活中，地价有力地促进了土地资源合理利用，显化了国有土地资产，同时，地价是政府在经营城市土地、制定和实施土地供应计划、调控土地供应结构时的科学参考，也是土地市场交易、房地产开发、建设项目投资决策和房地产税制改革的重要依据。
所以，地价的计算十分重要，但如何利用先进的计算机技术和网络技术，代替传统的手工处理方式，以提高工作效率，促进科技成果转化为生产力，提高土地管理的现代化水平，这是本文的出发点。在计算地价前，先要了解土地级别的划分原则和方法。
2 土地级别划分原则和方法
2.1 划分原则
(1)土地级别按总分值变化状况划分，不同的土地级别对应不同的总分值区间。按从优到劣的顺序分别对应于1、2、3、……n个级别值(n为正整数);
(2)任何一个总分值只能对应一个土地级别;
(3)按总分值和城镇状况确定2—3个不同的划分级别方法。
2.2划分方法
(1)总分数轴确定法;(2)总分频率曲线法;(3)总分剖面图法;(4)聚类分析法
2.3 级别验证
用级别内土地利用的地租或样点地价验证。在市场交易资料较多的城镇主要用样点地价验证。
验证的准则：(1)各类用途的各级土地的平均单位面积地租或价格存在正级差，则级别划分合理，反之，则不合理。(2)各类用途的各级土地间的平均单位面积地租或地价要具有明显的差异，则级别划分合理，反之，则不合理。
3 地价的计算与模型的建立
总的来讲，地价的计算方法有三种：即地价与土地级别建立模型法、地价与定级因素分值建立模型法、区域内样点地价平均法。本文重点讨论地价与土地级别建立模型法和地价与定级因素分值建立模型法。
3.1 地价与土地级别建立模型法
在土地定级的基础上，通过建立样点地价与土地级别之间的数学关系模型，求出各用途各级别的地价级差系数，再用地价级差系数等参数来计算级别地价。数学模型为：
Y n=A (l+r) xn或Y n=A (l+r) axn
其中：Yn：第n级土地交易样点地价;
A：常数;
r：地价级差系数;
X n：第n级土地级别指数或单元土地质量指数
a：待定系统。
模型建立后，某级别无论有无样点地价，均依模型计算地价。
3.2 地价与定级因素分值建立模型法
本法越过利用定级因素分值确定土地级别的阶段，直接在均质地域内的土地定级因素分值与该地域内的各用途有效地价样点平均价格之间建立数学模型，实现以价定级、以因素定地价的快速、准确而又简单的操作。该法适用于大中小各类城镇，也适用于地产市场发达和欠发达城镇。
该方法的基本思想是：当某定级因素发生变化，足以引起土地级别的调整，而在该区域又没有新的交易样点地价资料，无法调整级别的基准地价进，则可以应用该模型，直接从定级因素分值的变化来计算新的地价。
基本模型：
其中：Yn：第n级或区域内土地交易样点地价;
A：常数;
r：地价级差系数或区域级差系数;
Xn：第n级或区域内定级因素综合分值
工作程序: (1) 用定性方法划分均质区域; (2) 用定级方法计算区域内的定级因素综合分值; (3) 把区域内同一利用类型的样点地价和定级因素综合分值代入上述公式, 求取参数值; (4) 把定级因素综合分值和参数代入公式, 求区域地价; (5) 在工作底图上标出区域地价, 并用曲线图把价格水平相近的区域归并, 按级别划分方法划分土地级别; (6) 在地价计算中, 只要区域或级别内某定级因素发生变化, 且能影响地价水平的变化时, 只需变化的定级因素分值代入公式即可。
以下是利用该模型计算得到某市2000年到2009年地价增幅曲线图，不难看出，如果地价达到4000元/平米(占房价的23%)，房价到17000元/平米也就不足为奇了。
4 结语
利用数学模型和计算机进行数据运算，并生成图形文件，都十分方便、快捷，而且十分美观。从而，实现了日常估价工作的自动化，提高估价工作效率，避免手工计算的失误，提高了运算速度和估价结果的准确性。
总之，利用计算机进行地价的计算，无论对土地管理机关，还是土地估价机构，不仅可以提高工作效率，而且有助于提高工作质量和透明度。无论是土地使用者，还是土地需求者，都有能及时了解和掌握各方面的土地信息和政策，还可以监察土地管理机关的工作，减少工作和土地开发投资的盲目性。
参考文献
[1]城市土地定级与基准地价评估实证研究, 李何超等著, 科学出版社.
计算机网络防御策略模型 篇2
计算机网络防御会在很大程度上采用大量的措施应对来自网络的攻击。
计算机系统处于网络环境下时，尤其是计算机系统处于大规模的网络环境下时，计算机的网络防御策略也将更为复杂。
而这些措施若是通过人工进行配置则较为复杂，容易产生错误，配置的效率也不高。
若是能使用计算机进行防御策略的配置，则能实现自动、准确且高效的配置和部署，并且适用于多种模式下的计算机系统，延展性以及灵活性都较高。
由此，通过策略进行计算机防御已经成为了网络防御的关键和核心，计算机的各种信息以及网络安全的维护都是依靠策略进行开展和实施的，这也是PPDR的模型思想。
在PPDR模型中，若是策略的力度过大，则无法建立以策略为基础的防御体系。
计算机人体模型的建立 篇3
人体模型的由来
早期的人体模型多建立在动能判定基础上，即我们所说的“动能判定标准”。如我国普遍采用的25mm厚松木板、西欧国家采用的41mm厚杨木板等均采用了动能判定模型。这种模型结构简单，可操作性好，对单纯的侵彻性能指标判定具有相当高的准确度，但对人体致伤效应的综合评估却显得不足。到了20世纪50年代，威廉德·本森提出了一个动态人体数学模型，指出了人体不同侧面的受弹面在实际过程中是不一致的，可以说这是立体人体模型的雏形。到了20世纪60年代，美国阿伯丁试验场BRL弹道研究所提出了一种更切乎实际的人体模型，这种模型将人体分成了许多5mm×5mm×25mm的小长方单元体，把枪弹对人体的致伤过程抽象为枪弹对不同单元体的作用过程，这个模型考虑了人体的不对称和不均匀特性，最后，这个模型演变成了美国计算机人体模型，并应用在枪弹（破片）的杀伤效能检测和评估方面。由于美国在这方面技术保密，模型的具体操作细节不得其详，但这也给我们指出了一条更为确切的建立人体模型的方法。
人体模型建立的依据
模型的科学和实用的先决条件是对投射物致伤的准确描述和判断。人体模型建立的依据如下：
a.充分认识枪弹弹头（或破片）特征量及对人体损伤的特征量（伤道尺寸、能量释放量、间接损伤等）之间的对应关系；
b.建立足够细化的、能够真实反映致伤效应的“真实”的人体模型；
c.按对创伤反应的轻重程度，细致、合理地划分人体损伤部位；
d.合理、准确地建立各损伤部位的损伤权值；
e.科学、合理地建立各损伤部位之间的损伤权值关系，得出综合损伤权值。
这样，建立起来的人体模型才是真正的以创伤弹道学和创伤医学为基础的人体致伤模型。它从本质上将命中与致伤分开，解决了以往模型所遇到的受弹面积的计算问题。利用此模型可以计算出任意情况下枪弹对人体的杀伤概率。
人体模型建立的方法
（1）标准模型样板与CT定位
针对战场人员特点，选用标准的男性人体作为模型样板，样板的身高、体重及健康状况可根据不同国家和地区取统计平均值，姿态取标准立正姿势。
采用CT扫描，对标准人体各断面进行逐层扫描照相，确定各器官组织的解剖部位及其相互之间的关系。
（2）人体器官定位
借助于有限元，将标准人体模型样板分为若干个立体单元，各单元体相互紧密、有序排列组成整个人体。各单元体为“均质”、唯一。
将人体CT照片以单元尺寸同比例放大，并分别确定在相应的多个单元体中。此方法称为“人体器官单元定位法”。
这种方法一方面确定了人体各器官、组织的空间相对位置和体积，解决了精确描述复杂人体的难题；另一方面，这种将人体离散化的方法符合计算上的要求，可以通过计算机对损伤的单元体进行计算。
（3）损伤部位的划分与损伤权值的确定
创伤医学研究和临床实践表明：人体各个部位对同一种投射物的创伤反应是不同的。基于此，我们按其各部分对创伤反应的不同程度进行划分，并将分类结果标在每个相应的单元体上。这样，经过对人体各部位的细致分析、研究共划分出147处损伤部位。
不同损伤部位对战斗力丧失的影响程度不同，据此，我们以损伤等级来划分。按照创伤医学上划分，伤情分为四个等级——轻、中、重、极重，损伤权值范围在0.0～1.0之间，如各等级损伤权值范围可取：
轻度伤：0.0～0.25
中度伤：0.25～0.5
重度伤：0.5～0.75
极重度伤：0.75～1.0
（4）人体模型的确定
按以上方法，人体模型划分为160000个1mm×1mm×1mm的单元体，每个单元体又分为４个0.5mm×0.5mm×1mm的单元体。最终单元体可以为0，即不含人体组织。
建立人体模型数据库及相关数据库
将人体模型放入三维迪卡尔坐标系中（如图1），按一定规律，建立单元序号与单元空间位置的对应关系以及根据创伤医学，按不同器官、组织与创伤的伤情，建立损伤权值数据库。
结束语
至此，人体模型数据库和损伤权值数据库共同组成计算机人体模型的全部。当然，最准确的人体模型应建立在最小单元体为几何“点”的基础上，即各单元体的体积为0。相信随着CT照相技术和微机技术的提高，最终的人体计算机模型会更接近真实的人。◆
计算模型 篇4
在火电和核电设计领域中, 计算机辅助设计已从传统的二维设计手段发展到人机交互式的、高度集成化的、智能化的三维协同设计阶段[1,2]。
三维协同设计要求多个专业在统一的平台上共同工作, 其中土建专业的参与和应用非常重要。三维协同设计以布置设计为主, 机务、电气、热控、暖通等专业都要在土建结构梁、柱、墙、板三维模型的基础上开展工作, 土建专业三维模型给工艺专业提供设计参照[3]。
许多科研和设计人员对土建三维协同设计的应用做了思考和研究。邓志坚等[4]研究了PDMS建库原理, 结合中国土建规范, 建立了较完备的PDMS土建元件库和等级库, 使土建三维建模具备了基础条件;祝黎[5]将PKPM-PDMS三维接口技术应用在电厂渣水加药间、1号转运站、碎煤机的工程卷册中, 对模型转换技术做了尝试;王守利[6]研究了土建三维模型层次的命名规则, 尝试了层次命名的自动化实现;袁泉等[7,8]在研究三维模型和结构计算模型传递接口的基础上, 提出了新的土建结构设计流程;苏阳等[9]从三维建模、三维提资、三维收资、模型校核、碰撞检查、模型校审、出图等方面探讨了土建数据在三维协同设计平台中的流转。谢华[3]在比较传统设计和三维协同设计差别的基础上, 指出了三维模型数据的自由流动性, 土建专业可以在工艺荷载、楼面荷载、预埋件等方面受益。
但是, 目前土建结构专业在参与三维协同设计的过程中, 仍存在着诸多困难:
1) 事后抄模。即将成品CAD图纸中的模型重新在三维平台中建立一遍, 配合工艺专业做检碰, 而不是在三维平台中完成设计, 根据三维模型抽出成品图纸。
2) 重复建模。在结构计算软件中, 需要建立三维计算模型, 进行力学分析, 完成强度刚度稳定性检验校核。在三维建模过程中, 结构计算模型的价值无法利用, 导致建模工作重复。
3) 建模效率低。目前主流三维平台虽然都提供了土建结构建模功能, 但操作繁琐, 且设计习惯与国内软件相差较大, 导致设计人员掌握难度大, 建模效率低。
为解决以上问题, 本文提出了土建结构计算模型转换为三维模型的技术方案, 并基于PDMS三维设计平台, 采用盈建科转换接口进行了实际工程应用, 取得了良好的效果。
1 土建计算模型转三维模型技术方案
1.1 概述
土建计算模型转三维模型分两种应用场景:1) 计算模型初次导入三维设计平台, 形成对应的三维模型, 流程图如图1所示;2) 计算模型和三维模型局部发生变化时, 计算模型中变化的部分能更新到三维模型中, 三维模型中的变化部分在更新后能被保留下来, 流程图如图2所示。下面对这两部分技术方案分别做介绍。
1.2 计算模型导入到三维模型
1.2.1 构件截面库的匹配
模型构件截面库的匹配是模型转换的基础和前提, 必须将结构计算软件中的各种类型的截面与三维软件中的截面对应起来。
计算模型的截面库[10]以PKPM为例, 如图3所示;三维模型的截面库[4]以PDMS为例, 如图4所示。两者之间的匹配关系见表1。
另外需注意, 对于形状相同的截面, 两个中性轴也必须匹配, 否则会导致截面方向和位置错误。
1.2.2 构件坐标的正确转换
结构计算模型中, 结构构件一般简化为直线段, 构件的起点和终点坐标按构件的中性轴计算, 构件和构件直接按端点相连, 相交节点处的尺寸没有考虑扣除。而在三维模型中, 构件均为实体模型, 必须正确处理构件之间的连接关系, 扣除构件节点的尺寸, 这样才不会引起构件之间的碰撞, 如图5所示。
在电厂主厂房结构中, 还存在大量的构件偏心和对齐。在结构计算模型中, 构件的偏心一般采用轴线的坐标加上构件相对于轴线的偏心来考虑;而在三维模型中, 构件的偏心直接体现在构件的起点和终点坐标上, 模型转换过程中应注意区别和联系。
另外, 在三维模型中, 每根构件都有PLine线和对齐属性[11]。模型转换时, 根据实际情况灵活设置, 可简化坐标换算, 方便的实现梁顶与柱顶对齐, 梁边与柱边对齐等效果, 如图6所示。
1.2.3 对计算模型整体的平移和旋转
三维模型要体现出电厂的全貌, 包含多个建 (构) 筑物且主厂房内包含多个机组的厂房。在建立结构计算模型时, 每个建 (构) 筑物会分别建模计算, 主厂房的每个机组也会分别建模计算。在将计算模型导入到三维平台的过程中, 需要将多个计算模型合并为一个三维模型, 这时需要指定导入模型的插入点位置和对应的坐标, 还需要指定导入模型的局部坐标系对应于全厂坐标系的方位角, 这样才能正确的将计算模型转换为三维模型, 为工程应用服务。
1.2.4 模型层次结构的划分
计算模型中, 构件常用的分类方式有以下几种:1) 按构件类型分:梁、柱、墙、板;2) 按层高分:地面、中间层、运转层……顶层;3) 按构件材料分:混凝土、钢、钢骨混凝土;4) 按截面形状分:矩形、工字形、槽形、圆管形等。
在三维平台中, 为满足管理大量模型的要求, 结构模型按Site, Zone, Frame, Sub Frame, Section存放在不同的层次结构中;同时, 为了按卷册绘制施工图的要求, 将主厂房结构按区域做了划分, 如:A列柱、汽机房、除氧煤仓间, 中间层、运转层等。
由于计算模型和三维模型对构件分类方式的不同, 在模型转换过程中会有一些障碍。转换过程中, 需将计算模型中的全部信息抽取出来, 再根据三维模型的要求划分区域, 划分层次, 满足工程应用的要求。
1.3 计算模型局部更新到三维模型
通过上节所述的计算模型转换三维模型的技术, 替代了土建设计师手工抄模建立三维模型的过程, 发挥了计算模型的价值, 提高了三维建模效率。
但在实际应用中还存在以下情况:
1) 导入的三维模型中, 只包含梁、柱、支撑、楼板等构件, 需要在初次导入的模型中, 在三维模型中增加牛腿、挑耳、埋件、孔洞等细部构件;
2) 在结构设计的过程中, 计算模型也不是一次完成的。在设计不断深化的过程中, 需要改变构件的截面尺寸, 移动构件的位置, 增加一些次要构件;
3) 将修改后的计算模型再次导入三维平台后, 在原三维模型中新增的细部构件都不存在了。
为解决上述问题, 需要实现计算模型到三维模型的局部更新功能。该功能要求计算模型和三维模型中的构件信息建立对应的索引关系, 如图7所示。模型更新时, 先判断构件是否发生了变化, 仅对于发生变化的构件, 用计算模型中的构件替换三维模型中的构件, 其他三维模型则保持不变, 如图8所示。这样既实现了计算模型的更新, 又保证了在三维模型中新增的细部构件的存在, 保证已完成的工作成果不受损失。更新完成之后, 需输出详细的更新报告, 报告中应指出, 新增了哪些构件, 删除了哪些构件, 修改了哪些构件及这些构件的属性变化情况。
2 模型转换应用实例
基于计算模型转三维模型的技术要求, 开展转换软件的选型。经调研, 目前能实现模型转换功能的软件有盈建科、探索者、迈达斯等。其中, 盈建科模型转换接口的功能与上述要求比较符合, 下面采用该接口进行实际工程的应用。
2.1 工程概况
测试项目采用新疆天山电力奇台热电联产一期2×350 MW工程, 其厂址位于昌吉回族自治州奇台县城东北方向拟建的喇嘛湖梁工业园内。主厂房按两机两炉超临界空冷燃煤发电机组进行设计, 布置方式为汽机房—除氧间—煤仓间—锅炉顺列布置, 汽轮发电机组纵向布置。主厂房采用现浇钢筋混凝土结构。厂房横向由A列柱—汽机房屋盖—除氧煤仓间框架组成框排架结构体系, 纵向采用钢筋混凝土框架支撑结构体系。汽机平台采用现浇钢筋混凝土框架结构, 平台与A, B柱之间通过牛腿交接连接。
2.2 主厂房计算模型导入三维平台
主厂房1号机的PKPM计算模型如图9所示;2号机的PKPM计算模型如图10所示。将计算模型通过转换接口转为PDMS三维模型, 如图11所示。经校核, 转换后的三维模型中:构件截面匹配正确, 构件位置坐标正确, 构件的偏心和对齐能正确处理, 1号机和2号机通过模型整体平移指定插入点, 正确的组合在一起。
2.3 主厂房计算模型局部更新到三维平台
在主厂房1号机PKPM模型使用局部更新功能。原始计算模型如图12所示, 构件局部修改后模型如图13所示, 从左到右依次为:移动次梁位置、删除次梁、增加次梁。经校核, 计算模型的局部修改正确的更新到了三维模型中, 如图14所示。同时, 在三维模型中手工建立的牛腿、埋件、孔洞等细部构件, 在模型更新后被保留, 如图15所示。
2.4 应用效果
该模型转换技术能保证计算模型和三维模型的一致性, 且能随着设计不断深入保持三维模型的实时更新, 保证了设计质量。同时, 该技术能极大提高三维建模效率, 以主厂房为例, 原来手工建立三维土建模型需花费约2周时间, 采用模型转换技术后, 1 d就能建立模型。若考虑到后期三维模型的更新和维护, 厂区内主厂房之外的内建 (构) 筑物的三维建模, 节省的时间会更多。
3 结语
工程测试和应用表明, 土建计算模型转三维模型的技术方案是切实可行的。采用该转换技术, 能充分利用土建计算模型的价值, 避免重复建模和事后抄模, 大幅提高三维建模效率, 保证了三维平台中土建模型的及时性和正确性, 满足了工艺专业的检碰需求, 提高了整体工程质量。同时, 为下一步利用三维平台进行孔洞、埋件提资, 利用三维模型抽框架外形图和楼板布置图打下了基础。目前该技术在国核电力规划设计研究院已成功应用于多个国内外项目, 取得了良好的应用效果。
摘要：针对电厂设计土建专业参与三维协同过程中遇到的建模困难问题, 提出了土建计算模型转三维模型的技术方案和流程, 基于PDMS三维设计平台, 采用模型转换软件接口进行了实际工程应用, 大幅提高了建模效率, 保证了工程质量, 取得了良好的效果。
东亚地磁场模型的计算与分析 篇5
根据中国、前苏联和蒙古等地区的地磁复测点和地磁台站资料,使用泰勒多项式方法和冠谐分析方法,计算东亚地磁场(X,Y,Z)的泰勒多项式模型和冠谐模型,以及东亚剩余磁场(ΔX,ΔY,ΔZ)的冠谐模型和泰勒多项式模型,并绘制了相应的理论地磁图. 泰勒多项式模型的展开原点位于45°N和100°E,截断阶数为7.地磁场泰勒多项式模型的均方偏差为:X分量是133.0nT,Y分量是107.4nT,Z分量是148.0nT. 球冠极点位于45°N和100°E,球冠半角为42°,冠谐模型的截断阶数为10. 剩余磁场冠谐模型的`均方偏差分别为131.2nT(ΔX),112.6nT(ΔY)和138.7nT(ΔZ). 对比分析了上述两种模型. 提出了确定区域模型截断阶数的判据.
作 者：安振昌 N.M.Rotanova 作者单位：安振昌(中国科学院地质与地球物理研究所,北京，100101)
N.M.Rotanova(IZMIRAN, Russian Academy of Sciences, Moscow 142092, Russia)
连续档导线动刚度计算及模型简化 篇6
摘要： 为了揭示输电线路舞动时各档导线之间的相互影响，以绝缘子串及单档导线为子结构，建立了谐波激励下连续档导线运动的微分方程。通过子结构的力和位移连续条件求解方程，提出了连续档输电线动刚度的计算方法。结合有限元方法验证了连续档输电线动刚度计算方法的准确性。结果表明，当动刚度出现极大值时，谐波激励频率和该连续档导线的自振频率相同，依据这一结论可以获取连续档导线的自振频率。同时，以此为基础讨论了将连续档导线等效为弹簧质点的可能性，具体算例表明在保证两者之间静刚度和频率相同时，通过调整弹簧刚度比和阻尼可以使两者之间的动刚度曲线一致。关键词： 输电线； 舞动； 动刚度； 连续档； ABAQUS
中图分类号： TM752+.5； TB123文献标志码： A文章编号： 10044523（2016）04072010
DOI：10.16385/j.cnki.issn.10044523.2016.04.020
引言
导线覆冰后在风激励下会产生低频（0.1～3 Hz）和大振幅（约为导线直径的15～500倍）的自激振动，即舞动。当舞动持续时间较长时会对高压输电线路安全运行造成极大的危害，严重时可导致大面积供电瘫痪。近年受极端天气影响，中国西南、华中、华南等地高压电网均发生了不同程度的舞动。
目前国内外对输电线舞动的研究主要集中在用非线性动力学理论、有限元理论及实验的方法研究舞动发生的机理、结构参数及气动力参数对舞动的影响。有限元方法是研究舞动的重要手段，建立输电线舞动有限元模型时均采用等效弹簧作为舞动档导线的约束条件[13]，以此来考虑相邻档导线的影响。以弹簧作为导线舞动的边界条件，弹簧刚度对舞动幅值有较为明显的影响[45]。单档和多档的舞动数值研究结果[6]表明覆冰导线舞动时相邻档导线对舞动档导线的舞动幅值影响较为明显，考虑到高压输电线路一般都为连续档导线，因此有必要采用等效刚度代替相邻档导线的影响。在理论方面，通过振动力学的定性理论对覆冰输电线的气动稳定性进行判断时，需要采用等效刚度的方式考虑邻档导线的影响[7]。非线性振动的近似解析方法也是研究舞动另一途径，A Luongo[8]等首先将单档导线简化为竖向和扭转的两自由度耦合系统，基于多尺度法分析了单档导线转动振动对舞动的影响。随后国内学者[910]基于两自由度耦合系统运用多尺度法从不同方面分析了覆冰单档导线内共振、分岔等复杂行为。在此基础上有学者[1112]将两自由度系统扩展为三自由度耦合系统，研究了内共振时系统的振动情况。由于连续档导线系统较为复杂，采用解析方法分析导线舞动时均将其简化为单档导线，因此需要采用等效刚度的方法考虑邻档导线的影响。事实上，和舞动档导线相邻的导线一般处于运动状态，采用等效静刚度忽略了相邻档导线的运动效应。
Abstract： In order to reveal the interaction between each span of conductor galloping， the motion differential equation of continuous spans conductor under the harmonic excitation is established by taking insulator string and singlespan conductor as substructure. Continuous conditions for force and displacement of the substructure are utilized to solve the above equation， and then a calculation method for dynamic stiffness of continuous spans transmission line is presented. The accuracy of calculation method for the dynamic stiffness of continuous spans transmission line is proved with the help of finite element method. The result showed that harmonic excitation frequency equals the natural frequency of continuous spans conductor when the dynamic stiffness reaches its maximum value. Based on this conclusion， the natural frequency of continuous spans conductor can be obtained. Moreover， the possibility of simplifying continuous spans conductor as springparticle is discussed on this basis. A specific example given has shown the dynamic stiffness curve of continuous spans conductor and simplified model are uniform by adjusting the spring stiffness ratio and damping under the premise of the same static stiffness and frequency between them.
曲线梁桥计算模型的探讨 篇7
1 有限元模型的建立
本文所用例子为厦门海沧保税港区一期区内集疏运通道工程 (嵩屿电厂专用通道部分) 中电厂运灰通道跨线桥, 该桥为5x20m, 箱型截面, 横断面图如图1, 荷载为公路-Ⅰ级。
进行结构分析时, 不考虑钢筋和混凝土的非线性影响, 仅进行钢筋混凝土结构整体的弹性分析, 得出的结果也是弹性的。为了得到较好的分析结果, 在进行单元划分时, 尽量使单元尺寸较接近, 以免产生较大误差。为更好的进行分析比较, 建模曲率半径按照公路规范互通立交设计中的匝道圆曲线半径一般值要求, 分别取60m、100m、150m和280m, 最后再用直梁桥计算。
本文采用桥梁专用有限元分析软件MIDAS/CIVIL建模分析, 采用平面梁单元来模拟整个结构, 由MIDAS/CIVIL建立的单梁模型单元总数为107个, 节点总数为108个, 具体模型如图2所示。
2 支承布置
曲线梁桥支座布置与直线梁桥不同。在设计曲线梁桥位移时有二种设想, 一种是曲线梁桥的各部分位移都朝向一个设定的固定点, 这种情况适用于圆曲线和复曲线;另一种是曲线梁桥各部分位移都切于弯曲半径, 这种适用于圆曲线。本桥在支座布置时采用的是第一种方式, 在中跨设置固定支座, 边跨设置单向支座, 在桥台则设置单向和双向两种支座。在工程实际中, 曲线桥通常在中间处的支座予以横向偏心设置, 以达到调整扭矩的作用。但为了分析的方便, 本桥在建模时支座设定没有偏心布置, 均布置在桥梁轴线上。
3 荷载分析
3.1 恒载分析
曲线梁桥的恒载计算总体上与直梁桥没有区别, 但是由于曲线的存在, 使得曲线桥的恒载相对于桥梁轴线并不是对称分布的。在曲率半径较小时, 计算中应予以考虑此部分, 有支座偏心的曲线桥更不可忽略。本文采用将结构划分较多的单元来克服这部分的影响, 而随着曲率半径的增加, 这方面的影响是趋于减小的, 可以不予考虑。
3.2 活载分析
曲线桥活载的计算采用考虑荷载横向分布的影响线加载的方法。理论分析和实验结果均证实, 曲线桥控制截面的控制内力与变形的精确影响面一般在纵、横方向均具有各自相似的变化规律, 因此可以仿照直线桥的做法, 采用荷载横向分布方法进行曲线桥计算。由于弯扭耦合作用, 严格来说曲线桥的内力横向分布与荷载的横向分布是不同的, 但目前仍然用荷载横向分布的说法。本文在计算时将活载处理为等效节点力, 结合横向分布系数, 直接作用在结构上, 计算出活载作用下的结构内力。
4 结果分析比较
为了便于比较分析, 本文在进行内力比较时取边跨跨中、边跨支点、中跨跨中和中跨边支点为比较截面。
从图3至图6可以看出, 各种曲率半径下的弯矩大小差别不大, 并且随着半径的增大, 其
从图7至图10中可以看出, 恒载作用下, 曲率半径对扭矩的影响比较大, 随着半径的增大其扭矩趋向于零。
4.2 活载作用下内力随半径的变化
从图11至图14中可以看出, 活载作用下, 各种曲率半径的跨中截面弯矩值变化较小, 支座处的弯矩则变化较大。
从图15至图18中可以看出, 活载作用下, 各位置的扭矩值随着半径的增大变化率趋于零。
结语
经过以上分析, 本文得出如下结论:
(1) 曲线梁桥在恒载和活载作用下, 其弯矩变化率值均随着半径曲率的增大而趋于零。因此, 在工程实际的设计中, 纵向配筋可以考虑简化计算模型, 即在半径大于100m的情况下可以考虑用直线杆系的计算模型进行配筋计算。
(2) 对直桥而言, 扭矩的数值是比较小的, 而曲线桥由于弯扭耦合作用, 扭矩的数值较大, 因此扭矩的分析和计算是十分重要的。
(3) 对于结构计算的“以直代曲”的简化设计思想, 要注意加强构造上的处理措施, 曲线梁桥的构造形式与直线梁桥有不少相似之处, 但由于它是曲线梁桥, 其结构受力的特点不同, 在构造处理上也相应有其较多特点。
参考文献
[1]姚玲森.曲线梁[M].北京:人民交通出版社, 1989.
[2]吴西伦.弯梁桥设计.北京:人民交通出版社, 1989.
[3]范立础.桥梁工程, 北京:人民交通出版社, 1996
牵引网谐波模型及其仿真计算 篇8
关键词：牵引网,网络模型,谐波,仿真
0 引言
中国目前大量采用的交—直整流型电力机车,其网侧整流器一般为二极管或晶闸管相控整流器,这使得其从供电网获得工频电能运行的同时也向供电网注入高次谐波电流,其中尤以3,5,7次等低次谐波含量较大。而目前客运专线广为运行的动车组普遍采用交—直—交传动的电力机车,网侧整流器为脉宽调制(PWM) 控制的四象限变流器,功率管开关频率较高,其3,5,7次等谐波含量大幅度减小,但频谱变宽,一直到约10 kHz都有可测谐波。可见,牵引网不仅谐波成分含量高,而且谐波频带宽。这些谐波成分经牵引变电所与接触网的连接馈线通过所内牵引变压器很容易渗透到三相电力系统,影响电力系统的电能质量。
为了在电气化铁道设计阶段就能了解到电牵引负荷谐波对电力系统的影响程度,以决定是否有必要采取谐波抑制措施,就必须对供电臂上谐波电流的分布进行仿真模拟计算,依据计算结果数据,给出合理规划和相应对策[1,2,3]。为此,本文结合牵引网拓扑结构的特点,构建了牵引网的链式网络模型,并以此模型为基础对几种供电方式的牵引网进行了谐波电流、电压的分布仿真计算,并根据仿真结果得出了相关结论。
1 牵引网的供电方式
牵引网包括供电网和回流网2部分。供电网由接触网T组成,包含接触线、承力索、加强线等;回流网由钢轨R、负馈线NF、正馈线PF、保护线PW等组成。按网络结构的不同,牵引网有多种供电方式,但目前主要有带负馈线的直接供电方式(见图1)和自耦变压器(AT)供电方式(见图2)2种。
图1和图2所示为单线牵引网。如果是复线牵引网,平行导体数还要增加1倍(其结构见附录A)。可见,不论采用何种供电方式,不论是单线还是复线,从整体上看,牵引网的骨架都是由供电网导线和回流网导线组成的平行多导体传输线系统。
2 牵引网的谐波模型
2.1 基于多导体传输线的网络模型及电压方程
由于牵引网为一平行多导体传输线系统,对于牵引网的一个供电臂,从拓扑结构上构成了一个链式网络,这个链式网络由2类元件组成:纵向串联阻抗元件和横向并联导纳元件。设供电臂中平行导体数为m,并将整个供电臂用N个切面分割,对串联阻抗元件和并联导纳元件适当建模,则整个供电臂总可以等效成如图3所示的链式网络形式。图3中,串联阻抗元件Zk为2个相邻切面之间的支路阻抗矩阵(m×m阶),并联导纳元件Yk为切面k上各导线之间的导纳矩阵(m×m阶),Ik为切面k上各导线的注入电流源向量(m维),用来模拟供电臂上运行于该位置的电力机车向牵引网注入的谐波电流;Vk为切面k上各导线的电压向量(m维)。
对于图3所示的链式网络可列写以下节点电压方程:
式(1)中的节点导纳矩阵为三对角带状矩阵,在供电臂各切面位置的电力机车向牵引网注入的某一频率的谐波电流Ik确定的情况下求解该方程,即可得到供电臂各切面上各导线的谐波电压,进而用相邻切面间各导线的谐波电压差除以相邻切面间的阻抗Zk,即可得到供电臂各导线上分布的谐波电流。
2.2 对链式网络模型的处理
2.2.1 牵引网链式网络中切面分割的确定方法
由图3可见,构成牵引网骨架的平行多导体传输线被横向并联导纳元件切割成不同的均匀段。考虑到钢轨对地泄露电导较大(通常在0.002 S/km～2 S/km),为获得较高的计算精度,以往不得不将牵引网分割成许多小段,每小段的长度为1 km,断面多计算量大。本文采用精确的等值π形电路,可以按牵引网上横向并联元件的自然切割来划分均匀段,即在横向并联元件处设定一个切面。例如:带负馈线的直接供电方式的牵引网将相邻的2条吸上线间的区间(如图1所示)作为一个分割段,AT供电方式的牵引网将相邻的2条CPW线(钢轨与保护线间的横向连接)间的区间(如图2所示)作为一个分割段,而在没有横向并联元件的地方不必切割牵引网,从而使断面间的距离加长,断面数减少。当然,电力机车的运行位置点也应是一个切面。图4给出了一段平行多导体传输线的等值π形电路。
已知传输线的单位长度串联阻抗矩阵Z0、单位长度并联导纳矩阵Y0,矩阵Z0,Y0中的自阻抗、互阻抗元素和自导纳、互导纳元素由附录B所介绍的计算方法求得。对于长度为l的线段内等值π形电路的串联阻抗矩阵Zl和并联导纳矩阵Yl有:
2.2.2 切面上导线注入电流源的处理
在牵引网谐波电流分布计算中,电力机车应按谐波电流源建模。如图5所示,假设一电力机车处于某单线AT牵引网的切面k上,导线排序为:T、R、PF、PW,如机车的n次谐波电流为
依据以上所建立的牵引网数学模型,针对牵引供电系统的一个供电臂进行谐波电压、电流的分布计算,进而研究谐波在牵引网的传输规律、牵引变电所馈线谐波电流的分布规律等。
3 仿真计算结果及相关结论
3.1 某带负馈线的直接供电方式复线牵引网的仿真计算结果
某牵引网导线结构及参数如附录A所示。其中上行接触网(overhead contact systems,OCS)运行一列车,列车距牵引变电所25 km,列车注入牵引网的谐波电流有效值为5 A,相位为0°。
在变电所并联补偿装置未投入情况下,表1为不同注入电流频率时,上、下行接触网的谐波电流分布,以及变电所馈线谐波电流值;表2为不同注入电流频率时,上、下行接触网的谐波电压分布。
表1中计算数据显示,当机车注入接触网的谐波电流频率较低(低于23倍频)时,牵引变电所馈线上的谐波电流增加不大;当谐波频率高于23倍频时,馈线上的谐波电流被放大2倍以上,进入严重放大频带;当谐波频率为31倍频时,牵引网处于并联谐振状态,馈线上的谐波电流被放大29倍,随着频率继续增大,馈线上的谐波电流放大倍数下降,大约频率增大到39倍频,移出严重放大频带,谐波电流放大倍数低于2倍。
表2中计算数据显示,当谐波频率低于严重放大频带频率时,变电所处谐波电压最低,机车处的谐波电压最高;当谐波频率进入严重放大频带时,变电所处谐波电压最低,接触网末端谐波电压最高。
供电臂的谐波分布电压随谐波频率的增加而增加,进入严重放大频带后,谐波电压快速增加,当频率达到谐振频率时,供电臂末端的谐波电压高达21 kV,变电所处的谐波电压也达到11 kV,相当于1 A的机车谐波电流在供电臂末端引起4.2 kV的谐波电压,在变电所处引起2.2 kV的谐波电压。
表3列出了当上行接触网运行列车距变电所分别为5 km,10 km,15 km,20 km,25 km,30 km处时变电所馈线谐波电流。表3中计算数据显示,列车距变电所距离越近,变电所馈线的谐波电流越小。而且,不论机车在牵引网的什么位置运行,牵引网的谐振频率总是31倍频点。可见,谐振频率与机车的运行位置无关。
考虑变电所并联补偿装置的作用,表4为并联补偿装置投入前后谐波电压的分布情况。表4中计算数据显示,并联补偿装置中的电容和电感构成了3次谐波(150 Hz)滤波器,使3次谐波电压大幅下降,而该滤波器对7次谐波(350 Hz)作用不大。
3.2 京哈线的实测结果与仿真结果比较
原京秦电气化铁路(现京哈线)于1985年建成投入运行,燕郊—秦皇岛间采用AT供电方式,2001年提速改造后最高行车速度达到200 km/h。自2007年4月份开行动车组以来,蓟县南变电所并联在牵引母线上的电容器组多次跳闸,监控系统显示为电压平衡保护或过电压保护动作,同时出现母线电压异常升高,经实测分析,确认蓟县南牵引变电所2个供电臂发生的电压异常现象是高次谐波谐振造成的。发生谐振时,在基波上叠加了幅值很大的高次谐波,从而引起母线电压的升高。牵引网谐振引起的过电压对供电设备的安全稳定运行造成了很大危害。图6为蓟县南牵引变电所牵引变压器T座母线电压的实测频谱。从实测的谐振频谱看,在蓟县南牵引变电所发生的高次谐波谐振其谐振频率一般在16次～20次之间。
下面,针对蓟县南牵引变电所的Scott接线变压器T座母线对应的供电臂(长度为50 km)进行仿真计算。附录A图A3为其供电臂的等值复线AT供电方式牵引网络。该网络被等分成2个AT间隔,每个AT间隔又等分成2个CPW线间隔,其他参数略。
设上行接触网运行一列车,列车距变电所为40 km处,列车注入牵引网的谐波电流有效值为5 A,相位为0°。表5为不同频率时,上、下行接触网的谐波电流分布、变电所母线谐波电压以及变电所馈线总谐波电流。
表5中计算数据显示,当机车注入接触网的谐波电流频率高于16倍频时,馈线上的谐波电流被放大2倍以上,进入严重放大频带;当谐波频率为18倍频时,牵引网处于并联谐振状态,馈线上的谐波电流被放大60倍;随着频率继续增大,馈线上的谐波
电流倍数下降,严重放大频带在16倍～20倍频之间。仿真结果与实测结果完全吻合。其他计算结果的变化规律与前面直接供电方式的计算结果基本相同,这里不再赘述。
4 结论
1)不论谐波频率如何,牵引变电所馈线上的谐波电流对于整个供电臂来说总是最大的,馈线上的谐波电压对于整个供电臂来说总是最低的。
2)牵引网的谐振可近似看做是牵引网分布电容与等值电源电抗(包含变压器电抗和电源系统电抗)的并联谐振。随着机车注入牵引网谐波电流频率的增高,变电所馈线的谐波电流相对于机车注入的谐波电流的比值(倍数)增大,即谐波电流被放大。频率越接近谐振点,放大倍数增长越快,而且随着供电臂长度的加长,放大倍数也随之增长。
3)牵引网的谐振频率由牵引网自身电气参数和变压器以及电源系统阻抗决定,与机车运行位置无关。同一频率下,机车距变电所越远,变电所馈线谐波电流的增长越大。
参考文献
[1]李群湛,贺建闽.牵引供电系统分析.成都:西南交通大学出版社,2007.
[2]吴竟昌.供电系统谐波.北京:中国电力出版社,1998.
基于云计算的信息安全模型 篇9
通过虚拟化技术,将云计算资源池化处理,在该模式下,IT资源按需租用,所以云中很多用户可以共享云资源,用户按需申请资源,云计算通过网络连接投送给用户资源,这种模式帮助一些中小型企业无需采购服务器就能构建起自己的数据中心,用户通过网络将其数据存储在远端云存储上,而不是存储在本地存储设备上。这种模式为企业带来了计算高性能、应用易访问、运维低成本等明显的好处,与此同时,也带来了新的安全挑战。
云服务提供商通过防火墙、VPN或者在自己的网络边界实现其安全策略来保证用户数据的安全,但是在云端,是允许第三方云进行资源的交互访问的,因此,至关重要的业务或者是核心数据不仅仅是在其所在的云上可以访问,对其他第三方云也是可访问的,也正出于此,安全是在每一个云环境中最主要的建设元素,因为保证授权用户访问与安全操作是最基本的。目前来看,在云安全领域有两个非常明显的安全隐患:(1) 外部黑客或者任何未经授权的人可以获取到核心数据,因为应用部署并不在企业自己的控制范围内。(2) 云服务提供商也有可能损坏数据,因为数据就在其建设的云中。
2 安全分析
当前云计算面临很多安全问题,例如数据泄露、被篡改、用户的隐私威胁等,本节对云安全所面临的问题进行了分析,并在下文中设计了解决这些安全问题的模型。
2.1 强力破解
数据通过Internet进行传输的过程中,会被各种各样的未授权的用户或者拦截程序攻击,虽然SSL加密能够阻止拦截程序读写在云中穿梭的数据,但是使用现今的计算机进行大量组合匹配的强力破解方法去正确解密数据也并非难事,因此,本模型使用了128 bit SSL加密方式以提供更多的密钥组合,128 bit SSL已经足够复杂,它将使强力破解变得无用。
2.2 云服务提供商的威胁
数据拥有者把数据寄存到云服务提供商处后,云服务提供商会使用严格的策略来保护数据。但是云服务提供商控制着数据,他有可能因为自身利益来利用云中的数据,所以不能盲目的相信云服务提供商。因此,要对存入云中的数据进行加密。文中所述的模型中,使用公钥架构,SSL包含一个公钥( 用来加密信息) 和一个私钥( 用来解密信息),这样只有持有私钥的数据拥有者才能解析读取数据,如前所述,为防止强力破解,在此依然使用128 bit的SSL密钥。
2.3 数据篡改
数据总是处于被未授权的拦截程序篡改的威胁之中,虽然采取了数据加密、合法用户认证等措施以防止数据被非法人员篡改,但数据在传输过程中依然可能被篡改。鉴于此,本文中提出了基于消息摘要的完整性验证方法。消息摘要是在数据加密后生成并随同数据一起保存在云中,当访问中获得访问数据时,重新对数据进行摘要计算,并与从云中获得的摘要进行比较,如果相同则说明数据未被篡改,否则说明数据已被篡改,需重新请求数据。
2.4 用户账号丢失
对于未被授权的访问,在云计算安全架构中,认证是必要的。因为有如下场景,当任意合法用户疏忽泄露了他的用户ID及密码给某位非法人员,那么数据将处于危险之中,为了保护数据,我们再增加一个参数,该参数在用户访问数据时必须被正确回复,而正确答案只有合法用户拥有,因此非法用户既使获得正确的用户名及密码也无法访问数据。
3 安全模型
本文提出的安全模型,架构在几种不同的技术之上,利用这些技术,可以在云中执行数据读写的安全访问,解决了上文所描述的数据泄露、数据修改、用户隐私受到威胁等问题。该模型对数据的各个阶段进行保护,主要针对传送到云中的数据进行加密。加密是对数据的一种转化,将原始数据使用密码转化,使未经认证授权的用户即便截获数据也无法破解,而合法用户可以使用其私钥很轻易的进行数据的解密。除此之外,该模型还使用了数字证书进行加强认证,使用消息摘要来验证数据的完整性。
3.1 写入数据安全保护
本小节提供一种基于加密的存储安全数据的机制,该机制进一步细化为三个阶段,包括数据分类、索引建立与加密、基于摘要的完整性验证。
3.1.1 数据分类
为了数据能够安全的存放到云上,本节提供了一种基于机密性、可用性、完整性作为加密参数的算法,针对三种参数的不同,把数据存放在云中不同的区域(public= 公有区、Private= 私有区、Access=授权访问区)。机密性、可用性、完整性由数据拥有者进行数值量化,并用于计算数据敏感度,根据数据敏感度的取值范围把数据存储在云中不同的区域。
3.1.2 索引建立与加密
将数据分配到各自区域后,数据需要进一步处理,数据将会以密文形式存储,而对加密数据进行搜索是个很复杂的过程,所以在此建立索引,以便在数据查询时能快速执行搜索,如图1 所示。
建立索引的一种可行的办法是针对文件中的每一个关键字,列出所有包含该关键字的文件,建立索引,提供了更快的查询文件的方法,为了进一步提高数据安全性,避免泄露任何可能的信息,也需要对索引进行加密。索引包含关键字列表,每个关键字又包含多个指针,每个指针都指向包含该关键字的文件。最安全的做法是针对索引对象里的每个元素( 关键字、指针) 进行加密,对索引进行加密后,接下来需要做的就是对文件数据本身进行加密,将有意义的文件内容重新排列成无用的信息。
目前大多数的数据采用40 bit秘钥的SSL进行加密,对于安全性要求不高的应用来讲也已经足够了,但是在云计算环境下,本文倾向使用128 bit秘钥的SSL对数据进行加密,使用128 bit的加密方式将比40 bit加密方式多出288 种组合,将足够防止黑客的攻击,针对该加密数据的强力破解也将更加困难,甚至不可能。然而,随着科技的进步,使用破解难度更大的256 bit秘钥也会出现,但并不是使用的秘钥位数越多,破解的难度越大,随着加密秘钥位数的增加,破解的费用变化不大,所以加密秘钥与破解费用之间存在着一种平衡。
3.1.3 基于摘要的完整性验证
数据加密后,使用任意一个随机秘钥对数据进行摘要计算,生成一个消息摘要,该消息摘要随数据一同保存在云环境中。消息摘要是固定长度的,它被用来校验数据是否在传输过程中被篡改,用户或者数据拥有者在浏览数据时都可以依据该摘要对数据完整性做校验。图2 展示了使用随机秘钥针对加密后的数据进行摘要计算,并将摘要与加密文件一同保存在云数据存储中的过程。
3.2 读出数据安全保护
当数据被安全存入到云中后,数据的读取也应该以相似的安全模式进行。数据访问者必须注册到云账户目录,数据访问者获得用户ID与密码,数据访问时用户ID被转发到对应云账户目录进行认证。
在该模型中,当用户请求访问云中数据时,云端检测请求的数据与用户账号,如果数据在公共区域,那么无需对用户认证可以直接对数据进行访问。如果数据在私有区域或者授权访问区域,那么需要认证用户账号,当用户匹配后,云端将用户名转发到数据拥有者进行第二次认证,因为经过云端认证的账号也不一定值得信任,整个过程如图3 所示。
用户首先将密码、安全问题的正确答案发送给数据拥有者,完成认证过程,认证成功后,数据拥有者把用户的ID、数字证书发送给云服务提供商,此举告诉云端某个用户已经被授权访问数据,之后用户提交请求,云端将提供请求数据与解密秘钥,用户自行完成数据的解密,整个过程如图4 所示。
4 模型验证
该模型在vsphere5 的云环境中进行了技术原型验证,当测试请求数据时,使用wireshark或者Fiddler2 进行抓包,看到的都是经过加密后的数据,在不清楚加密算法及私钥的情况下,无法短时间内完成解密,图5 展示了该模型逐步完善过程中,数据安全的级别也随之提高。当把数据分类、索引建立、与完整性验证都完成后,数据安全级别最高。
5 结语
计算模型 篇10
关键词：空调逐时负荷计算房间模型,EXCEL hhduct
建筑的能耗中, 空调系统的能耗占了很大的比重, 根据《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005的5.1.1明确要求, “施工图设计阶段, 必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算”, 在《夏热冬冷地区节能设计标准》及《公共建筑节能设计标准》对建筑物的节能要求中对节能后的建筑能耗有明确要求, 并提出对建筑空调系统的能耗要按动态的方式计算, 并提到空调设计手册的空调逐时负荷计算是动态计算的一种选择。本文是根据《空气调节设计手册》与《实用供热空调设计手册》 (以下均简称手册) 的公式, 结合E X C E L对数据的处理和分析功能, 通过建立空调逐时负荷计算房间模型, 将整座建筑各种功能房间的能耗计算简化为一个基本房间模型, 通过空调逐时负荷计算房间模型的能耗分析, 实现逐时负荷计算, 替代传统的手算, 并可结合EX-C E L的数据统计及分类比较等功能对计算结果的数据加以分析, 使设计人员对整个建筑的能耗有更全面的认识。
1 逐时负荷计算的概述
暖通专业的计算一般有逐时负荷计算、风管阻力计算、水管水力计算、防排烟计算等内容, 逐时负荷计算是暖通计算中比较复杂的部分, 一般要通过专业的计算软件, 或者通过查找手册中大量的表格数据进行手算.本文介绍了一种通过Excel的数据处理功能, 实现替代手算的一种尝试。
空调房间的总冷负荷一般有以下几种。
(1) 窗的辐射热和窗的传热冷负荷;
(2) 屋盖的传热冷负荷;
(3) 外墙的传热冷负荷;
(4) 人体、照明和设备的冷负荷。
其它冷负荷可以认为是稳定的, 各小时均等, 不必参加比较。
手册中有提到, 人体、照明和设备的冷负荷由于无确切资料, 也只能按稳定冷负荷计算。所以逐时负荷计算中最重要的就是围护结构的逐时负荷计算, 求出围护结构的综合最大冷负荷, 加上其它稳定的冷负荷。
2 空调逐时负荷计算房间模型的建立
由于围护结构包括窗、墙、屋顶、楼板、地面, 共同点是都和相应面积有关, 所以hhduct的负荷计算思想是通过EXCEL建立一个基表, 分别基于窗和墙建立单位面积的逐时负荷指标, 屋顶和地面, 楼板可以看作特殊的墙基表的延伸, 这样就形成一个基本的空调逐时负荷计算房间模型。
窗的得热主要是由太阳辐射得热+窗传热转化的冷负荷;墙的得热是通过墙体传热及辐射得热, 由于墙体的热惰性, 经过一段时间才会逐渐转化为室内有效的冷负荷。
为了解决窗及墙体的朝向对冷负荷计算的影响, 以及和手册中的各个朝向的参数表保持一致, 把房间的模型简化为一个有八个面 (北、西北、西、西南、南、东南、东、东北) , 上有屋盖H, 下有地面或楼板的模型, 任何形状的房间都可转化为这种基本模型进行逐时负荷计算, 根据手册中提供的数据建立每个窗或墙在不同朝向的单位面积逐时负荷分布, 不存在的面或不需要计算传热的面按其面积为0来考虑。计算时基本按有内遮阳考虑, 外遮阳由于计算比较复杂, 对减少房间的冷负荷是一个很有效的方式, 所以按没有外遮阳来计算的结果会保守些。不过具备外遮阳的面也可以建立相应的模型来分析, 分为遮挡部分和无遮挡部分, 遮挡部分的直射辐射为0 (图1、图2) 。
通过逐时负荷计算房间模型的建立, 将建筑物的逐时负荷计算转化为对几个基本逐时负荷计算房间模型的研究和计算, 逐时负荷计算房间模型的计算又转化为每一个基本面的逐时指标负荷的计算和分析。只要根据每个项目的具体情况将逐时负荷计算房间模型的每个面的技术资料加以分析完善, 衍生出具体的模型各个面的逐时负荷指标表, 在以后具体计算时只要调用相对的面模型数据就可以了。每个面, 也就是逐时负荷计算房间模型的围护结构, 由窗和墙组成, 通过手册中的相关表格的调用, 结合工程的室外气候参数和房间的室内计算参数, 就很容易得到单位面积 (门或窗) 一天的逐时热负荷。通过V B A可以获取C A D图纸中围护结构各个朝向窗与墙的面积, 综合计算后就可以计算出一个典型逐时负荷计算房间模型的建筑逐时能耗。如表1。
房间编号:103;房间功能:办公;
室内计算温度tn℃:25;室内计算相对湿度%:60;房间面积m2:35.521。
24小时内的负荷分布, 如图3。
建筑各种类型房间的负荷分布, 如图4。
建筑各层的的冷负荷分布, 如图5。
3 结语
通过空调逐时负荷计算房间模型的建立, 结合Excel的数据分析和处理功能, 将建筑物的动态空调负荷计算问题分解成单个典型空调逐时负荷计算房间模型的计算, 相对传统的查表手算的方式, 大大减少了工作量, 减少了计算时间, 减轻了空调逐时负荷计算的工作量。
建筑参数及计算结果通过EXCEL数据计算、整理、分析, 可以实现对各个房间分楼层, 分使用功能进行能耗汇总, 为合理选择冷源和空调系统提供了数据基础与分析条件。空调负荷计算由单一的计算选型转向全面分析建筑物的能耗特点进行空调系统设计, 为合理有效地节约空调系统的能耗提供一个新的思路。
参考文献
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册 (上、下册) (第2版) [M].中国建筑工业出版社, 2008, 5.
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