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World File Search System系统建模
地球/气候410：地球系统建模
地球是一个复杂的系统，具有不同的时间和长度尺度，不同的物理过程和特征以及各部分之间的复杂相互作用。创建和采用系统模型的能力（作为单个部分或组合耦合系统）是科学研究的关键组成部分。由于系统的复杂性和多样性，从经验到第一个基于原则的方法是可能的。地球 /气候410引入并探讨了对地球系统部分建模的不同方法。将引入各种方法，包括数值差方程求解器，模拟随机现象传播的概率方法等等。强调模型开发，包括代码测试维护以及使用GIT版本控制系统。模型将在现代Python中实现。学生将使用本课程中开发的模型解决科学问题。
开发集成储层和生产系统建模（IPSM）工作流程，用于模拟Aquistore CCS站点的CO2-Plume Geotermal（CPG）系统
将超临界CO 2用作地热工作流体，通过将其注入地热系统，并将其从储层中循环到地球表面，以提取地热能在地热能使用否则在经济上不利于地热能的区域中开放可能性。先前的研究表明，与常规的地热系统相比，地热系统的理论效率可以翻倍，因为超临界CO 2的运动粘度明显降低，与H 2 O.这个概念通常称为CO 2 -Plume Geotermal（CPG）。它使用（最终）从CCS站点永久隔离的CO 2来a）通过产生地热功率（热和/或电动）来改善CCS系统的业务案例，b）降低了储层温度和压力，从而增加了整体CO 2的存储能力和安全性。
电转气氢能储能系统建模与仿真
摘要 — 通过收集和整理历史数据和典型模型特征，使用 Simulink 开发了基于氢能存储系统 (HESS) 的电转气 (P2G) 和气转电系统。详细研究了所提出系统的能量转换机制和数值建模方法。提出的集成 HESS 模型涵盖以下系统组件：碱性电解槽 (AE)、带压缩机的高压储氢罐 (CM 和 H 2 罐) 和质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 电堆。基于典型的 UI 曲线和等效电路模型建立了 HESS 中的单元模型，用于分析典型 AE、理想 CM 和 H 2 罐和 PEMFC 电堆的运行特性和充电/放电行为。在配备风力发电系统、光伏发电系统和辅助电池储能系统 (BESS) 单元的微电网系统中模拟和验证了这些模型的有效性。 MATLAB/Simulink 仿真结果表明电解器电堆、燃料电池电堆及系统集成模型能够在不同工况下工作。通过测试不同工况下 HESS 的仿真结果，分析了氢气产出流量、电堆电压、BESS 的荷电状态 (SOC)、HESS 的氢气压力状态 (SOHP) 以及 HESS 能量流动路径。仿真结果与预期一致，表明集成 HESS 模型能够有效吸收风电和光伏电能。随着风电和光伏发电量的增加，HESS 电流增加，从而增加氢气产出量来吸收剩余电量。结果表明 HESS 比微电网中传统 BESS 响应速度更快，为后期风电-光伏-HESS-BESS 集成提供了坚实的理论基础。
系统建模语言（SysML）
系统建模语言 (SysML) 3 Enterprise Architect 中的系统建模 6 SysML 需求建模 12 SysML 操作域模型 14 块定义图 (BDD) 16 块元素分隔符 20 从方程式创建约束块 24 创建端口和部件 31 从块关联生成部件 34 在 SysML 端口上显示方向 37 SysML 中的嵌套端口 39 内部块图 40 同步结构元素 - 内部块 42 参数图 43 参数图建模助手 47 绑定约束属性的参数 48 编写系统设计 52 创建可重用子系统 54 SysML 包图 56 SysML 用例模型 60 SysML 活动图 62 同步结构元素 - 活动图 64 SysML 序列图 66 SysML 状态机图 68 SysML 工具箱 70 SysML 块定义工具箱 71 SysML 内部块工具箱 75 SysML 活动工具箱 78 SysML 交互工具箱 83 SysML 模型工具箱 85 SysML 参数工具箱 89 SysML 需求工具箱 92 SysML 状态机工具箱 95 SysML 用例工具箱 98 将 SysML 模型迁移到更高版本的 SysML 100 简单参数模拟 102
使用被动小区平衡的电池组的系统建模和仿真分析
摘要：本文介绍了使用被动细胞平衡技术对锂电池组的系统建模和模拟。在MATLAB/SIMULINK环境中对57.6 V，27 AH的电池组进行了建模和模拟。每当串联连接细胞模块的电荷状态（SOC）的差异超过SOC的0.1％的阈值时，平衡算法就会触发。平衡算法还提供了分流电阻值的最佳值，该值是根据为平衡细胞和最小功率消耗所花费的时间选择的。获得了平衡时间和功耗与电阻值的图。将4Ω的分流电阻作为一组电阻的最佳值，因为其平衡时间为9636.9s，功率损耗为26.2462W是令人满意的。使用恒定充电恒电压（CC-CV）方法在充电阶段分析了电池组的性能，并在20A的恒定电流下放电。
基于物理的波纹翅片潜热储能系统建模与数据驱动优化
研究了相变材料在带有波纹翅片的矩形外壳中的固液相变。采用基于物理的模型，探索了翅片长度、厚度和波幅对热场和流体流场的影响。将翅片纳入热能存储系统可增加传热表面积和热穿透深度，从而加速熔化过程。波纹翅片比直翅片产生更多的流动扰动，从而提高熔化性能。更长更厚的翅片可提高熔化速度、平均温度和热能存储容量。然而，翅片厚度对热特性的影响似乎微不足道。较大的翅片波幅会增加传热表面积，但会破坏自然对流，从而减慢熔化前沿的进程。开发了一种基于人工神经网络和粒子群优化的替代模型来优化翅片几何形状。与平面翅片相比，优化后的几何形状使每单位质量的热能存储提高了 43%。数据驱动模型预测的液体分数与基于物理的模型的差异小于 1%。所提出的方法提供了对系统行为的全面理解，并有助于热能存储系统的设计。
迈向地球表面系统建模的智能革命，以深1 </div>
Cuddy 12，Sujan Koirala 13，Zang 14，Carlo Ratti 15，Michael C. Barton
可再生能源混合系统建模
设计一个混合风能/光伏太阳能发电系统，为利比亚太阳能研究中心 (LCSERS) 提供所需的能源，并研究其技术和经济可行性。HOMER 模拟程序用于设计离网系统并评估可行解决方案和经济成本。电力系统根据电力负荷、气候数据源、电力组件的经济性和其他参数进行优化，其中必须最小化总净现值成本 (NPC) 以选择经济可行的电力系统。此外，还考虑了其他参数，如可再生能源比例、容量短缺、能源成本 (COE) 和过剩电力，以检查技术能力。在四种容量短缺情景中，考虑了最有影响力的变量的敏感性分析。在离网混合系统中，最佳方案是第四种情况，其中容量短缺为 60,385.6 kWh/年电力负荷的 5%，峰值为 43.45 千瓦，因为最低 COE 为 0.222 美元，NPC 为 168,173 美元。该系统由一个 20 千瓦的光伏系统、一个 25 千瓦的涡轮机和 72 个 1500.Ah 的 Hoppecke 电池组成。风能年占比为 77%，太阳能占比为 22.9%。预计电力过剩为 58.3%。
复杂系统建模信息模型说明：从需求到 V&V
随着系统复杂性的不断增加，系统开发变得越来越重要。复杂系统的安全性在很大程度上依赖于所涉及系统或子系统及其环境之间存在的复杂相互依赖性所产生的新兴属性。系统工程 (SE) 是复杂系统设计的理想框架。随着系统和项目复杂性的增加，对系统工程的需求也随之增加。安全的系统工程方法始于一个基本假设，即只有在考虑到所有相关变量以及社会和技术方面之间的关系时，才能充分处理安全属性。系统工程的基础被表述为系统大于其各部分之和的原则。安全管理必须遵循 SE 的所有步骤，从需求定义到系统的验证和确认。安全的集成必须涉及所有系统工程过程。在我们的方法 [2] 中，我们确定了安全评估所涉及的所有子流程，并指出了必须如何考虑它们。换句话说，EIA-632 标准 [7] 的子流程在安全性方面进行了翻译或改进，并纳入了系统设计流程。
