基于FLUENT的明渠平板闸门淹没出流流场研究

为了研究明渠淹没出流下平板闸门测量流量,采用进口断面上自编UDF程序的水位边界条件方法,结合标准的k-湍流模型和VOF方法,利用Fluent软件建立了水流流体域和明渠平板闸门的三维模型,对不同开度下明渠平板闸门淹没出流进行数值模拟,获得了过闸流量和水面线、流速分布,闸门处动水压力以及闸后梯形断面的流速分布等规律,结合现场试验验证,结果表明:平板闸门测量流量能够达到灌区矩形量水堰的测量流量精度;采用数值模拟所得流量与平板闸门测量流量的相对误差在3%以内,说明数值模拟能够用于明渠淹没出流下平板闸门的流场研究,为明渠平板闸门测量流量提供理论依据。     

明渠流量计算的研究现状和进展

该文介绍了目前水利工程中明渠流量测量的主要手段和方法，分析了各种方法的适用范围及优劣．重点介绍了目前明渠流量计算中一些常用的研究方法，如回归法、量纲分析法、深度平均法、求解圣维南方程法、数学建模法以及新兴的神经元网络方法等，同时归纳总结了一些现有的典型的明渠流量计算公式，分析了优缺点．最后对研究的现状提出了自己的看法，以供水文工作者借鉴．     

闸门调控下的水动力学模型建立与应用

考虑闸门前后水位对淹没系数的影响,利用泰勒展开和有限差分法,对闸门过流模型进行了改进,建立了闸门调控下的水动力学模型.选取南水北调中线一期工程总干渠的部分渠段对模型进行了模拟计算.水面线及闸门过流的计算结果表明,模型合理可靠,可以实现闸门过流的连续模拟并提高计算精度.初步应用该模型进行了闸前常水位模式下典型渠段的水力响应计算,分析了平衡状态的渠道水面线及闸门运动变化.结果显示,闸前常水位运行模式下,闸门开度变化与过流量变化一致,节制闸的启动时间与上边界的距离和流量增减关系密切,计算水面线符合水力学的一般规律.模型可作为输水明渠调度控制决策的有效研究工具.     

基于XGBoost算法的工程场地实测和人工地震波时频特征分析与判别

近年来,人工智能方法快速发展,在许多工程问题中,逐渐引入具有良好预测能力和泛化能力的机器学习算法。该文考虑采用XGBoost人工智能方法,对工程场地实测和人工模拟地震波的时频规律特征进行深入探索,旨在解决地震波研究目前存在的资料缺乏与认识匮乏两大问题。采用的XGBoost算法优势在于人工智能方法的高性能计算能够完成传统计算方法难以实现的对大量数据的分析,从而发掘、重现地震波的时域和频域特征。在对实测和SIMQKE人工地震波的判别研究中,发现本算法对于二者的判别准确率能达到91%,进一步研究发现人工地震波与实测波差别主要体现在时频域特征的相关性上。该文有助于进一步认识地震波的时频特征,同时也对人工地震波模拟方法的发展具有重要意义。     

无压输水系统水流过渡时间的影响因素探究

为探究进口闸门开启时间和无压引水隧洞长度对无压输水系统水流过渡时间的影响,基于一维明渠非恒定流特征线法,并结合隐式差分法,建立"水库+无压引水隧洞+沉沙池"数值仿真分析模型,对含有沉沙池的无压输水系统的瞬变流过程进行了数值模拟.结果表明,进口闸门开启时间与无压引水隧洞长度均为影响系统水流过渡时间的敏感性因素.     

微带线的直线法分析

该文利用直线法结合周期边界条件，分析微带传输线。与直线法结合吸收边界条件的常规方法相比，该文的做法可得到具有解析形式的特征值与特征矢，并且能够利用快速傅里叶变换来计算阻抗元素，从而大大提高计算效率。数值算例表明了方法的有效性。     

新型板式流量传感器的设计

分析了现有明渠流量计量技术,自主开发出一种新型板式流量传感器的设计方案,并进行理论计算,提出了适合污水计量检测的明渠流量计算方法.应用点阵感应式取样方法,设计了智能型、数字化、无线通讯方式的板式流量传感器,并和巴歇尔槽结合使用,为污水计量提供了一种新的思路与方法.     

明渠减速流下床面摩阻流速研究

针对明渠非均匀流,采用立面二维数值试验的方法,并将雷诺应力垂线分布计算结果延伸至床面,以此计算减速流情况下床面摩阻流速,得到了不同壅水下床面摩阻流速的计算结果.研究表明:在壅水情况下,当流量和底坡相同时,壅水段摩阻流速随水深的增加而逐渐减小;在相同水深和底坡下,摩阻流速随流量的增加而增大;在相同流量和水深下,摩阻流速随底坡的增大而增大.为满足工程中计算的需要,根据数值试验结果拟合得到了明渠水流壅水情况下床面摩阻流速的实用计算式.     

闸前常水位输水渠道的运行过程调控

为克服渠池水位滞后于流量变化给系统调控带来的影响,建立了流量控制、水位约束的渠道运行优化调节系统。该系统基于预测控制理论进行设计,采用了H∞鲁棒闭环控制策略来抑制渠道中时时存在的有界随机扰动,并利用在线辨识技术实时监测明渠非恒定流,控制参数在渠道运行过程中动态调整以提高控制精度。为验证系统控制的稳定性,设计出2种方案对闸门调控过程进行仿真测试。在有分水情况下,所提出的算法能够紧密跟踪参考运行曲线;在有界持续扰动情况下,系统控制逻辑仍然能稳定运行。仿真计算结果表明:加入鲁棒控制环节的预测算法能较好地跟踪用水变化,还能兼顾渠道的稳定控制要求。     

平底闸平面闸门孔流流量计算

本文对平底闸平面闸门下孔流的流量进行了研究.在大量的模型试验的基础上得到了计算自由孔流流量系数的公式,该式与现有成果相比有较高的精度和较广的应用范围.文中应用明渠干扰波传播的原理对孔流淹没的物理本质进行了解释,并根据干扰波波速与闸下收缩断面流速相等的条件导出了孔流淹没的判别式.最后应用量纲和谐原理和模型试验资料得到了淹没孔流流量和流量系数的公式,用这些公式计算甚为简便.     

基于CFD的自动计量弧形闸门水力特性三维数值模拟

建立了自动计量弧形闸门不同开度时,闸门安装段流体计算域的三维模型,采用VOF模型及标准k-ε模型对过闸水流进行三维数值模拟.获得过闸水流的流动特性和渠底所受压力曲线,分析其流速、流场、压力分布的变化规律,提出了闸门安装段渠道结构的改进方案并进行仿真.结果表明:与现有弧形闸门安装渠道相比,修建消力池、加长闸后矩形明渠的长度,不仅可以削弱水流对渠道的冲刷与破坏作用,减少闸门底部泥沙堆积,而且闸门前后渠底所受压力平稳区的水压波动范围减小,有利于提高水位测量精度.     

二维溃坝洪水波演进的数值模拟及动态显示

采用基于MacCormack预测—校正技术的隐式数值格式求解控制水流运动的二维浅水方程，建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型；应用该模型对矩形明渠中缓、急流过渡的水面曲线进行了数值计算，并与理论解进行了比较；最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒的洪水演进过程，并对模拟结果进行了定性分析。比较与分析结果表明，该模型对模拟溃坝洪水波很有效。     

现役水工钢闸门结构剩余寿命的预测

基于可靠性原理，确定了现役钢闸门结构构件最低可靠度设置标准．采用类比的方法确定了现役钢闸门结构可靠度评估时荷载的统计参数，建立了钢闸门结构构件抗力的衰减模型．在此基础上，提出了基于可靠度理论的现役钢闸门结构剩余寿命预测算法，并以受弯构件为例，对其剩余寿命进行了预测．结果表明，提出的方法在预测闸门构件剩余寿命时是有效的．     

叶片磨短对低压冷却风扇气动性能的影响

工程中常用磨短叶片的方法来确保足够的叶顶间隙,由此对风扇气动性能的影响尚无研究报道。该文通过实验发现,叶片磨短后最大流量和风扇效率均急剧下降。对风扇内湍流场进行了三维数值模拟,结果与实验吻合良好。基于数值计算结果的流场分析表明,叶片磨短后叶顶间隙涡进一步发展,阻塞叶顶流道,使流量锐减,同时降低了叶片顶部区域做功能力。研究指出,叶片磨短相比机壳增大更易造成风扇性能恶化,尤其是流量的下降会使风扇无法正常使用,必须重视。     

闸门调控下大型输水系统的水力响应特征研究

输水系统的水力响应特征是渠道运行调控中所关心的重要问题.本文以南水北调中线工程总干渠为例,采取数值模拟的方法,计算了闸门开启和关闭两类操作情况下输水渠道的水力响应过程.结果分析表明,渠道水位波动变化幅度及影响距离、波动传播时间和闸门附近水位下降速率等水力响应参数与闸门运用方式、开度变化速率等影响因素之间存在着密切的关系,表现出一定的特征规律.这些特征规律对进一步深入研究减小渠道水位变化幅度和下降速率的方法,制定合理有效闸门调度控制方式具有重要意义.     

明渠流量计在污水厂提标改造工程中的选型应用

流量计选型是自控设计中的重要部分，明渠流量计作为非满管工况下流量测量仪表，在市政供排水工程中有着广泛应用。基于此，本文通过介绍明渠流量计测量原理及各种不同类型，分析不同工况下各明渠流量计的大致选型原则。最后以市政工程实例为依据，探讨明渠流量计在污水厂提标改造工程中结合工程实际情况的选型应用，希望能够为明渠流量计应用提供一定参考，解决相应水处理改造工程中明渠流量测量需求。     

组合预测中基于粗糙集理论的权值确定方法

权系数的确定问题是组合预测方法中的关键和难点，提出了一种基于粗糙集理论的权系数确定方法，将权系数确定问题转化为粗糙集中属性重要性评价问题，建立了关于组合预测方法的关系数据模型，通过属性值特征化建立了知识系统，在数据驱动下通过分析预测方法对预测对象的依赖性和重要性，计算出组合预测模型的权系数，该方法克服了传统权系数确定方法的主观性，避免了线性或非线性极值问题的数值计算，使得组合预测方法具客观性，所给案例说明了所提方法 的有效性。     

一种基于多尺度均线位置关系的移动通信网流量预测方法

摘 要：从统计学的角度观察得出结论,移动通信网数据流量与股票价格预测具有一些相同的特征。基于此,提出将多尺度均线相对位置的经验型股票估值方法运用到移动通信网流量预测中。方法首先根据流量特征选定均线尺度,继而利用插值方法对曲线进行平滑处理,使之适合均线变化方向和量化计算;最后通过均线之间的位置关系来预测流量的变化趋势和变化量。初步仿真实验证明,该方法是有效、可行的。     

离心压缩机尺寸效应修正模型

针对离心压缩机在模化设计中因尺寸效应导致产品级相对于基准级的性能偏移难以定量预测的难题,提出一种可对模化设计中效率和流量系数偏移进行定量预测的离心压缩机尺寸效应修正模型,该模型包括效率修正模型和流量系数修正模型两部分。首先,基于边界层理论对离心级的黏性损失进行分析,提出基准级黏损比函数的概念,进而推导出效率修正方程的基本形式;接着通过数值模拟获得基准级黏损比函数的具体表达,从而完善效率修正方程,以预测模化设计中产品级相对于基准级效率的偏移;然后,通过引入边界层的影响对流道收缩效应模型进行改进,从而理论推导出流量系数修正方程,以预测模化设计中产品级相对于基准级流量系数的偏移量。该尺寸效应修正模型不仅可以准确预测模化设计中离心压缩机的性能偏移,且与现有的修正模型相比,具有更强的理论基础,修正方程具有鲜明的物理直观性,大大减少了对经验因素的依赖。采用该效率修正模型对流量系数分别为0.068和0.15的两个三元离心级的模化实验进行预测,结果表明,产品级相对于基准级效率偏移量的预测值与实测值之间的相对偏差在9%以内,产品级效率的预测值与实测值之间的相对偏差在0.2%以内;采用该流量系数修正模型对流量系数分别为0.065和0.085的两个三元离心级的模化数值模拟进行预测,结果表明,产品级高效点流量系数的预测值与数值计算值的相对偏差在1%以内。     

管道瞬态多流态混合流的扩散对流模型

管道明-满流及混合流流动过程的数值模拟存在计算稳定性差、成本高的问题，尤其在如岩溶区长期水动力预测方面，急需准确、稳定性强且成本低的物理数学模型。基于扩散波动近似和密度连续假设，该文考虑管道流动形式及流态变化过程，提出了多流态管道混合流扩散对流模型，并针对典型管道流问题进行了数值模拟来验证模型的适用性和准确性。结果表明，该模型的计算结果与理论解、 SWMM(storm water management model)结果及实验数据十分吻合，准确地模拟瞬时管道混合流动过程。相比SWMM,该模型减弱了在明-满流交替界面的数值振荡现象，计算稳定性更好，对时空离散要求更低。该模型可以为管道长期水动力过程模拟预测如岩溶管道流模拟等提供理论和方法支撑。