浸没及非浸没刚性短植被群对异重流运动特性的影响

利用一系列开闸式异重流水槽实验,研究不同刚性植被密度和高度的短植被群对异重流运动的影响.通过高速摄像机拍摄异重流的运动过程,利用粒子图像测速技术得到局部流场结构.结果表明:异重流在流经短植被群时,存在半椭圆形和三角形两类轮廓;运动过程分为坍塌阶段和自相似阶段,并且植被可以显著促进异重流从坍塌阶段向自相似阶段的转换,但对坍塌阶段的头部速度影响不显著.当无量纲植被高度(植被高度与水深比值)为0.21,植被密度为18.0%时,异重流会同时沿着植被上方及植被间运动,植被上方的异重流密度较植被内大,因此会产生瑞利-泰勒不稳定性.此外,异重流在植被区域流动的掺混系数随头部位置而递减,且较无植被情况小.在流入浸没式植被后,异重流会以植被顶部为新的"底部边界",形成负涡度带,但植被顶端的异重流仍与环境水体发生掺混形成正涡度带.植被会减缓异重流运动速度,进而降低正涡度带的强度,并且植被密度与正涡度的抑制程度成正相关.     

异重流在不同粗糙底床上运动特性的实验研究

进行一系列开闸式异重流水槽实验,考虑三种不同底床粗糙度对异重流运动特性的影响.通过高速摄像机拍摄异重流的运动过程,并利用粒子图像测速技术(PIV)记录局部流场结构.结果表明:异重流运动过程分为滑塌阶段和自相似阶段,底床粗糙度可以改变异重流的运动状态,尤其是通过底床附加阻力降低异重流头部速度并迫使其更早进入自相似阶段,但是对滑塌阶段速度影响不显著.异重流的弗劳德数在滑塌阶段变化不显著,而在自相似阶段呈现递减趋势;掺混系数随头部位置和理查德森数增大均呈现递减趋势,而粗糙底床可以加强掺混,增大掺混系数.异重流上界面与环境水体掺混形成正涡度带,下界面由于底床无滑移条件和底床流场结构的多方向性形成正负涡度带交错的现象,并且异重流剖面速度峰值会出现抬升现象.     

线性层结环境和浸没式植被对斜坡异重流运动的影响

开展一系列开闸式斜坡异重流水槽实验,分析线性层结和均匀水体中斜坡异重流遭遇刚性植被群的发展和演变特性.采用彩色数码相机记录异重流发展过程,并利用粒子图像测速技术(PIV)获取局部流场结构.结果表明:对于有植被工况,异重流的头部速度可分为加速、减速、二次加速及二次减速4个阶段.各阶段之间的转变位置随层结度增大而前移,但受植被密度影响不明显.在层结环境中,受植被群影响,异重流会出现"首次分离-前进-二次分离"现象.植被群削弱异重流涡度场的发展,随植被密度增大,该差异愈加显著.层结水体和植被群均会抑制异重流涡度场的发展,其中层结水体的抑制作用更强.     

双重障碍物对开闸式异重流运动特性的影响

异重流现象广泛存在于自然环境和水利工程中。现实工况中，底床设置障碍物是抑制异重流侵袭的有效手段，因此研究障碍物对异重流运动特性的影响具有实际工程价值。采用开闸式异重流实验，对比不同障碍物间距及高度对异重流最大扩散高度、头部速度等方面的影响，从而得到双重障碍物最优工程布置方案；分析异重流在障碍物上下游区域的速度剖面及其越过障碍物时的涡度场；对比无障、单一障碍物、双重障碍物工况对异重流掺混系数的影响。结果表明，双重障碍物最优布置方案为第一障碍物高于第二障碍物，障碍物间距要尽可能大，但应保证异重流遇到第二障碍物之前未恢复典型头部形态；在双重障碍物上游区域，异重流速度剖面出现畸变，畸变范围大致与障碍物等高，主流速度衰减明显，在障碍物下游区域，完成形态重塑的异重流，其速度剖面均存在明显的壁面区和射流区；相对于无障和单一障碍物工况，流经双重障碍物的异重流厚度明显变小；越障前后，异重流掺混系数呈现“M”型分布，越过第二障碍物后异重流的掺混速率明显大于第一障碍物。结果可为防治异重流灾害及保证水利工程安全等领域提供参考。     

光固化向量扫描过程中的能量控制

为消除光固化扫描过程中向量两端点加速和减速区域的过固化,在对振镜扫描系统加速和减速阶段的扫描特性进行研究的基础上,提出了匀速扫描固化。通过实验测定和数据拟合的方法,建立了5种典型扫描速度下加速和减速阶段的位移时间函数关系以及速度时间函数关系。计算结果表明:不同扫描速度下加速和减速时间相同,加速和减速距离与扫描速度成正比。给出了不同扫描速度下匀速扫描的时间范围、空间区域以及向量端点外延距离的计算公式,并用控制软件实现了匀速扫描固化。     

开闸式异重流锋速转变的一个判据

异重流是两种流体因密度差异产生的流动,是自然和工业生产部门中常见的现象.开闸式异重流是异重流研究的常用和典型模型.本文利用时间解析粒子图像速度仪(TR-PIV)测量了水槽中的开闸式异重流流场.实验中观察到异重流传播过程中从锋速,即头部速度为常数的初始坍塌阶段进入到锋速按时间的-1/3次幂递减的自相似阶段时,水平流速的速度剖面会发生振荡现象.该振荡是由开闸时传至左端壁而反射的波动引起的.这种振荡现象可作为开闸式异重流锋速转变的一个判据.     

基于高速摄影技术爆破鼓包运动规律的研究

为研究球形药包爆破漏斗实验中自由面鼓包运动规律,采用能够较好模拟现场岩土的相似材料制作了一组水泥砂浆模型进行了爆破漏斗实验,利用高速摄影系统记录了模型在球形药包作用下自由面的鼓包运动,得到了鼓包运动轮廓、鼓包表面中心位移和速度分布.结果表明:鼓包表面中心在速度分布上呈现出加速-匀速-二次加速-减速的特征,鼓包上升到约1.5倍抵抗线后,抛体按照弹道运动规律进行抛掷.      

燃料抛散过程中的相似律

研究中心抛散装药与燃料空气炸药装置尺度的相关性,应用量纲分析方法,建立燃料抛散过程的相似律。给出燃料抛散径向运动加速阶段,减速阶段的相似准则,为燃料空气炸药装置中心装药设计提供了依据,燃料空气炸药装置尺度增大时,中心装药的相对药量应该保持不变。     

障碍物对平坡异重流运动特性的影响

在水利工程中,底床地形突变对异重流的运动过程有十分重要的影响.利用高速相机和激光粒子图像测速技术(PIV),对开闸式盐水异重流在平坡定常速阶段遇到障碍物时的运动特性进行研究.实验结果表明,障碍物对异重流头部速度的作用范围约为5个闸室长,对异重流加速阶段头部速度最大值的减幅影响很小,仅为1%左右.当异重流厚度与障碍物高度相当时,异重流在环境水体中的最大作用高度值会增加近1倍,同等工况时,矩形断面下该值会比三角形断面下增大约20%.障碍物前、后和顶部3个特征断面处异重流能量和厚度达到最大值的时间不同步,厚度最大值的时刻比能量滞后1.5~2s.障碍物前、后特征断面处能量近似单峰分布,而顶部断面则为双峰分布.障碍物前断面最大厚度增大约20%,最大能量损失约40%.结果可为复杂地形水利环境下污染物的输移扩散、海底电缆保护、港池回淤等研究提供科学依据.     

矿井提升系统动态仿真及与井塔结构的耦合振动分析

基于动力学仿真软件ADAMS和有限元软件ANSYS,建立了井塔结构与提升系统的动力耦合模型。对煤矿提升系统的一个运行周期(加速、匀速、减速)进行了动态仿真,分析了提升设备的运行对井塔结构动力响应的影响。在加速阶段,井塔结构的振动响应有增大的趋势,匀速阶段响应逐渐趋于稳定,减速阶段振动响应逐渐衰减。总体上振动幅值不大,且较为均匀。软件仿真和现场测试的结果进行对比发现,其速度时程图变化是一致的。在得到一些测试数据验证的基础上,提供的耦合振动分析方法对于评价提升系统和井塔结构的振动水平有一定的参考价值。     

超空泡壳结构航行体尾拍分析

完善并扩展了一个尾拍计算公式,分析了射弹的转动角速度,发现角速度随时间的变化趋势并非先增大后减小,而是直接减小．研究了超空泡壳结构航行体在匀速、加速和减速情况下的尾拍,讨论了不同航速下重力加速度对匀速航行体尾拍的影响．结果表明：航行体转动角速度和冲击力的振幅随时间总趋势是减小的;对于不同航速下的匀速航行体,航速越大,转动角速度和冲击力的振幅越大;重力加速度对高速超空泡航行体的尾拍影响很小．     

PWR蒸汽发生器水滴重力分离研究

用分离流动模型模拟了重力分离空间内的汽水两相流动，对重力分离空间内水滴的运动和分离效率进行了数值计算，讨论了重力分离高度和蒸汽上升速度对重力分离效率的影响以及各种尺寸水滴的跟随性     

板块运动的纬向重力模式

按照“纬向正常密度假说”的观点提出了“纬向密度异常”和“纬向重力”的概念,进而提出了板块运动的“纬向重力模式”,按照这一模式,纬向重力总是把地球物质从“纬向密度异常高”的地区推向、纬向密度异常低！”的地区,一方面,,纬向重力驱动岩石圈沿水平方向运动,另一方面,因纬向重力驱动软流圈物质沿水平方向运动而使得岩石圈沿垂直方向发生,同密度异常高地区的岩石圈会因软流圈物质的流失而下沉,纬向密度异常低地区的岩石圈会因为软流圈物质的补充而上升。     

定向井环空内岩屑运移机理的研究

运用实验观察方法,对定向井环空内岩屑的运移情况进行了研究和分析。从宏观上看,斜井环空内岩屑的运移状况有四种不同的流动物理模型,即:均称悬浮流动、非均称悬浮流动、移动床流动和固定床流动。在不同斜度的井眼中分别存在一个对应的临界流速.从微观上分析,岩屑床床面的岩屑颗粒承受液流的拖曳力和上举力、粒间离散力、重力和浮力的作用。对于极细的岩屑颗粒,还承受粒间粘结力。研究结果表明,环空倾角对岩屑运移有一定的影响。倾角越大,越不利于岩屑的运移。液流流速越大,岩屑的运移越快。     

植被条件对近地表风速垂线分布的影响

本文对有无植被时近地表风速垂线分布进行了对比,定量地研究了植被条件对近地表风速垂线分布的影响,确定了不同植被条件与风速减小率之间的关系.通过研究发现:不同高度上的风速减小率随着植被模型行距或株距的增加均呈减小的趋势,高度为10cm和5cm的植被模型,其4cm高度的风速减小率均随行距和株距的变化均服从相似的指数函数形式,通过对比拟合曲线方程系数可知,株距的变化对风速的改变影响更大.不同高度上的风速减小率随植被侧影盖度均呈指数递增的趋势,通过两种高度的植被模型之间的对比可知,植株高度较高,密度较小植被的防风蚀效果可由植株高度较矮、种植密度大的植被达到.     

方形网箱减流效果的试验与应用

依据深水网箱实际尺寸和渔具水槽试验方法,设计方形结构网箱进行水槽减流实验。应用三维流速计测量网箱尾部各点在不同水流实验条件下的流速,分析相关数据,探讨网箱尾部的流速分布,评价浮式网箱的减流效果。流速测试范围在网箱后50～125 cm的2个水层,减流效果明显,结果显示:(1)网箱尾部的减流区域集中在网袋与来流垂直的投影面中部,而网箱两侧的流速略有增加;(2)当流速由32.23 cm/s增大到67.79 cm/s时,减流20%～45%。在网箱养殖海域设计应用网箱型的组合浮式防波堤,最大减流55%以上,表明能够满足深水网箱养殖的减流需要。     

基于Davinci-DM6467的高斯混合模型算法的实现

针对智能监控中运动目标检测的问题,提出了基于Davinci-DM6467的高斯混合模型像素级的背景分割策略。对彩色图像建立高斯混合模型,根据场景中象素点的稳定性来调整模型参数的更新速率;通过和马氏阈值进行对比来判断是不是要更新背景模型;通过和背景阈值进行对比来判断哪几个模型是属于背景区域。经验证性实验测试,结果表明,高斯混合模型在运动检测中实时性好,对环境有较强的鲁棒性。     

FVCOM模型在渤海湾潮流潮汐模拟中的应用

浅海是潮运动占优的海域,潮汐、潮流对物质输运和水交换有重要影响．采用非结构有限体积近岸海洋模型（FVCOM）模拟渤海湾的三维潮汐潮流分布和变化规律,非结构网格能真实地拟合岸线,刻画出渤海湾的复杂岸线,能够较好地计算出渤海湾的潮汐潮流的时空分布特点,与实测值吻合较好．模拟的M,分潮振幅的平均方差为7．33cm,迟角的平均方差为11．53°．在渤海湾,M2分潮的最大振幅为120cm,湾内的迟角差为70°;渤海湾湾中潮余流较弱,流速在0—0．6cm／s．渤海湾是潮流较强的区域,海区的最大可能潮流流速超过100cm／s．     

晋西北黄土区不同植被春季土壤水分动态变化特征研究

以晋西北黄土丘陵区为背景,对当地有代表性的植被(乔木类小叶杨林、灌木类沙棘林和柠条、油松-小叶杨混交地及撂荒地)为主要研究对象,系统地对5种不同植被土壤水分含量状况、垂直分布特征及变异情况进行分析,结果表明:在0~600 cm土层深度范围内,不同类型植被的平均土壤水分含量高低依次为撂荒地油松-小叶杨混交林沙棘林柠条小叶杨,且总体都呈现出先增加后减少然后趋于恒定的变化趋势;其中乔、灌木的土壤水分含量最大值均出现在150 cm~220 cm之间,而撂荒地在320 cm处出现最大值,5种植被类型的最小值大都出现在0~20 cm的表层土壤。最后,根据不同植被的土壤水分分布分层的定量分析,将土壤剖面划分为:易变层(0~100cm)、活跃层(100 cm~200 cm)、次活跃层(200 cm~300 cm)和相对稳定层(300 cm~600cm)。因此,根据本区域土壤水分变化特点,在进行植被恢复建设过程中,依据因地适宜原则,实行乔-草或乔-灌-草相结合的植被配置模式。     

吉利黄河大桥主桥的有限元仿真建模

针对吉利黄河大桥预应力混凝土连续箱梁主桥移动模架法施工特点,借助于通用有限元程序ANSYS构建了全桥仿真分析模型.详细介绍了建模的过程和方法,为研究模架移动、桥梁自重、预应力施加、支座沉降、环境变化等因素对结构的作用效应规律奠定了基础.