弹性/黏弹性混合管道瞬变流参数校核方法

为探究弹性管道与粘弹性管道串联混合连接的管道系统瞬变流压力波动的影响规律,设计并搭建了弹性/粘弹性串联混合管道系统瞬变流实验台,分别是镀锌钢管、镀锌钢管与聚丙烯（polypropylene,简称PPR）管混合管和镀锌钢管与聚乙烯（polyethylene,简称PE）管混合管。在不同初始流量情况下,分别对三种管道系统进行了瞬变流实验,基于实验数据,对粘弹性管道瞬变流模型结合一维拟稳态摩阻模型的参数进行校核,并提出了混合管道瞬变流参数校核方法。结果表明：使用粘弹性管道替换部分弹性管道会使得瞬变流压力波峰值衰减幅度下降,钢管/PPR混合管道相比钢管/PE混合管道具有更大的下降幅度。改变初始流量不会引起压力波相位发生改变,其对粘弹性效应产生的影响可以忽略不计。此外,应用一维拟稳态摩阻模型可以较准确地模拟混合管道瞬变流的压力波动过程,本文所提出的混合管道瞬变流参数校核方法可简便且准确地校核混合管道瞬变流参数,为工程中混合管道瞬变流的数值计算提供参考依据。     

有压瞬变流限压控制反问题的最优控制理论解法

以简单管系统为研究对象,建立了有压瞬变流限压控制反问题的最优控制数学模型.采用δ-摄动法并经过空间离散,将由拟线性偏微分方程控制的有压瞬变流系统转化为时间连续线性系统,从而使有压瞬变流限压控制反问题能应用时间连续系统最优控制理论来求解.     

基于气体释放模型的气液两相流数值模拟

为了解决长距离管道过渡过程计算时,传统的计算模型不够精确,一般气液两相流模型计算过程复杂并且计算量大的问题,充分考虑介质中自由气体对流体瞬变过程的影响,通过建立气体释放模型,利用规定时间间隔的特征线法求解气液两相瞬变流,并与传统的单相瞬变流模型的计算结果进行比较。结果表明,气体释放模型与实验曲线更符合,能更真实地反映系统的水力特性。     

管道系统泄漏检测的瞬变水击压力波法

管道系统的泄漏影响着瞬变水击波波形的畸变和衰减特性,比较研究了两种阀门关闭激励速度对管道泄漏瞬变检测精度的影响.在此基础上,基于阀门部分快速关闭,提出管道系统泄漏检测的瞬变水击压力波法,即利用第一个瞬变压力波波形上的间断点时刻定位泄漏位置,间断点衰减幅值辨识泄漏量,并通过不计算管道内部计算断面的特征线法理论推导出了泄漏量参数与该衰减幅值之间的关系式.给出了该方法的检测步骤,并对该法进行了数值验证.仿真结果表明该方法简单、有效.     

时间序列回退插值的特征线法应用于瞬变流数值计算

针对瞬变流的基本微分方程，应用特征差分方法，建立了管道有压流的数值模型。结点上的变量值采用时间序列回退内插的新的插值格式，而不是传统的空间内插方法。数值试验表明，文中提出的数值模型所产生的数值耗散很小。     

输油管道液柱分离模拟

为了研究输油管道在不稳定流动过程中,因轻质组分挥发、气泡聚集而形成的液柱分离现象,建立了水击分析数学方程.基于分相流模型,采用特征线法、有限差分法将偏微分方程数学模型转化为代数方程组,并采用Newton-Raphson法进行求解,给出了分析步骤.最后,采用VC++开发了仿真程序,分析了输油管道中途截断阀突然关闭时,阀后管道拔高点处的水力瞬变工况.同时,还分析了初始油品中的含气率对液柱分离的影响.结果表明,当含气率大于10-6时,初始含气率越大,管道拔高点处低压持续时间越长,压力响应越滞后,液柱弥合压力越大;否则,可以不考虑含气对水力瞬变的影响.     

尾矿库内外联合合并防洪安全研究

在梯级尾矿库、截河尾矿库中,存在独立防洪和联合合并防洪两种情况。联合合并排洪系统水力计算目前主要采用无压流,有压流状态下的水力计算尚未形成理论公式。针对这种现状,对独立排洪与联合合并排洪系统进行了比较,结果表明,对于隧洞及覆盖层较薄的排水管,联合合并排洪系统投资低。根据实际液体的恒定总流能量方程与水流的连续性条件,推导了联合合并排洪有压流状态下的水力计算公式,提出合并点位置的选择要求,给出了截河尾矿库联合合并排洪系统有压流状态下的调洪演算算例。成果可以应用于现有梯级尾矿库、截河尾矿库联合合并防洪安全分析与复核,也可以用于新建梯级尾矿库、截河尾矿库联合合并排洪系统的设计与优化。     

基于瞬变流和故障检测的管线泄漏监测试验分析

根据动态系统分布参数模型的故障检测与诊断技术思想,结合管道流动的水力瞬变模型与适用于时变非线性系统的故障检测滤波器——扩展卡尔曼滤波算法,探讨了海底管道泄漏监测与定位技术.增广的状态向量包含管段各点的压力、流量和泄漏尺寸,进出口压力和流量4个参数组合成系统输入和输出向量,以卡尔曼增益阵修正由特征线结合差分法求解瞬变流离散方程得到的状态预测值,从而利用"新息"得出更准确的状态估计.在泄漏发生伊始即探测出异常,并给出泄漏发生时刻.基于压力梯度线性的假设计算泄漏位置,对一段试验水管的进出口压力流量测量序列进行上述分析,得出了与实际相当吻合的结果,初步验证了方法的有效性.     

有压输水管道系统气液两相瞬变流研究综述

综述一个多世纪以来，有压输水管道系统中有关气体释放、空穴流及液柱分离，计算分析方法，水锤防护及实验研究等方面的主要研究进展，并提出还需对气液两相瞬变流基本理论，空气进排气阀的特性，截留气闭的动态特性和动力特性，实际工程优化设计理论等诸多方面进一步研究。     

基于网络可控性的地铁客流控制站点识别研究

选择合适的站点进行客流控制有利于提高地铁高峰期客流时空分布均衡度和运力资源的利用效率.基于网络可控性判别原理提出客流控制站点选择优化策略,通过引入阈值,将初始状态连接矩阵转化为骨干矩阵,给出节点控制能力的概念,提出求最小驱动节点集的搜索算法.以某市地铁客流网络进行算例分析,结果表明:当限流车站达到23%以上时,系统处于可控状态,给出了路网在可控状态下的最小控流车站集合.     

线性系统Hamilton扩张系统的能控性和能观测性

利用控制系统的微分几何理论,研究了线性系统和它的Hamilton扩张系统的能控性之问的关系以及它们的能观测性之间的关系.通过计算线性系统的能控性矩阵和它的Hamilton扩张系统的能控性矩阵,证明了线性系统和它的Hamilton扩张系统的能控性是等价的.同时通过计算线性系统的能观测性矩阵和它的Hamilton扩张系统的能观测性矩阵,证明了线性系统和它的Hamilton扩张系统的能观测性也是等价的.证明了线性系统的Hamilton扩张系统是能控的当且仅当它是能观测的,原线性系统既是能控的,又是能观测的.     

欧氏空间上线性系统的梯度扩张

研究了欧氏空间Rn上的线性系统和它的梯度扩张系统的能控性之间的关系以及它们的能观测性之间的关系,证明了线性系统的梯度扩张系统是能控的(或能观测的)当且仅当原线性系统既是能控的,又是能观测的。     

双线性系统的Hamilton扩张系统

研究了双线性系统和它的Hamilton扩张系统的弱能控性之间的关系以及它们的能观性之间的关系，证明了双线性系统的Hamilton扩张系统是弱能控的当且仅当原双线性系统既是弱能控的又是能观的．同时给出了双线性系统的Hamilton扩张系统不能观的条件．     

线性系统能控性与特征值问题

利用PBH检验研究系统能控性与系统特征值的关系的能控子空间、不能观子空间的计算方法,获得有实用意义的相应结果并给出实例.参4.     

边界控制下一类系统能控性及神经网络实现

应用对耦合系统的一种分解方法，得到线性分布参数系统的状态与边界控制之间的定量关系，使得能控对城可以用显式表示出来，进而可分析系统的能控性问题．并讨论了在神经网络上实现的可能性     

非线性大系统的弱能控性的一个判别条件

将非线性系统的弱能控性的方法应用于非线性大系统,提出了非线性大系统的弱能控性的定义及非线性大系统的弱能控性的条件·由非线性子系统的弱能控性得到了非线性大系统的弱能控性,非线性大系统的弱能控的充要条件是它的各个子系统弱能控·研究发现非线性系统是否弱能控可以考察它的能控性李代数是否满秩,非线性大系统是否弱能控可以考察它的各个子系统是否弱能控,即各个子系统的能控性李代数是否满秩,而无需考察大系统的能控性李代数是否满秩·     

广义系统能控和能观等价的若干条件

文章讨论了线性正则广义系统、正则广义离散系统的能控性和能观性,证明了这些系统在满足某些条件时,它们的能控性和能观性是等价的。同时还把这些条件推广到了正常连续系统和正常离散系统和时变系统,给出了广义系统的慢子系统或正常系统同时能控且能观的一个充分条件,并解释了有两种条件对时变连续系统来说还需要得到进一步的研究。     

控制能量受限下随机控制系统精确能控性

讨论了控制能量受限下随机控制系统精确能控性问题.从倒向随机微分方程观点出发,利用矩量论方法得到了判定控制能量受限下随机精确能控性充要条件,并得到容易判定的充分条件和必要条件.     

关于渐近能控性的一个注记

无穷维线性系统能控性问题的研究一直是人们很关注的问题。由于不少系统不是精确能控的,因此一种更弱的能控性概念—渐近能控性就被提出来了,但是深入研究人们却义发现近能控性的概念在无穷维线性系统的其它理论中并不能很好地得到应用,     

广义系统的指数及脉冲模式

本文研究了广义系统指数观控模式及脉冲观控模式的个数问题，脉冲能控能观问题，并给出由原系统参数表示的代表判据。