高频声学流速层析研究

海陆界面是人类海洋开发活动最为集中的区域,流速在线监测对于其物质通量和生态系统演变极其重要.本文研究了小尺度海陆界面的高频声学流量层析,基于声互易传输原理构建河流平均流速和流量的声学反演算法,并在漳州九龙江海陆界面开展验证实验.应用高频换能器(中心频率为60 kHz,带宽为40–80 kHz)进行互易收发.根据声速剖面和水下地形测量,开展射线声学数值模拟,揭示高频声传播规律.实验测量表明,声信号具有较高的信号幅度和互相关峰值,能够反演河流的平均流速和流量,并对台风“海贝思”期间河流平均流速和流量实现动态监测.研究表明,高频声层析可应用于海陆界面水动力研究、水文测量、洪峰和强降雨等极端事件的监测与预报等.     

面向边缘计算的物联网网络流量测量方法

在物联网中,边缘计算能够提供物联网计算的实时性,减少网络中数据的传输量.为了适应物联网技术的发展,研究了采用软件定义网络(SDN,software defined networking)架构的物联网网络,并利用SDN提供的方法对网络中的流量进行测量.细粒度流量测量可以更准确地描述网络中的流量,但同时也需要消耗大量的测量开销.为了减少测量过程中产生的开销并获得近似的细粒度测量,提出了一种面向边缘计算的物联网网络流量测量方案.新测量架构采用粗粒度测量和插值优化等方法进行测量.首先,在文中采用随机抽样方法通过OpenFlow协议快速获得粗粒度的网络流量测量.接着,对粗粒度的网络流量进行插值恢复,并利用多约束的优化方法对插值结果进行优化,直到找到满足条件约束的最优细粒度流量测量结果.最后,文中通过实验验证了所提出的测量方法的可行性和有效性.     

智能型水文数据综合测量仪的研究与设计

江河水文测量对流域水量调控、抗洪救灾等具有极其重要的意义.针对传统水文数据手工测量及机械式流速仪的弊端,提出了利用圆柱绕流原理和多传感器技术结合的智能型水文数据综合测量仪方案.实验研究结果表明方案可靠,极大地改善了水文测量质量和速度,具有很好的推广价值.     

声学多普勒流速剖面仪在水洞沟水库测量中的应用

简要介绍了ADP的工作原理、后处理软件.通过对水洞沟实测数据的分析可知,利用ADP进行断面测量可快捷、准确地了解断面的各种情况(如水深、流速、流量等),极大地提高了测验效率.     

含植物河流平均流速分布的实验研究

在室内水槽中模拟了有Myriophyllum和Hydrilla两种植物存在的河流环境，采用Nixon微流仪，测量不同植物密度、流量和测量位置下水流平均流速垂线分布。流场特性可用以下水动力学参数来描述：摩阻流速(u.)，粗糙长度(z0)和植物冠层粗糙雷诺数(Re)。结果表明：①测得的水流平均流速垂线分布中，绝大多数不满足对数关系；②每个水流平均流速垂线分布包括3个水动力区域(冠层区域、冠层以上区域和介于它们之间的过渡区域)，可能存在2个边界层(内部边界层和外部边界层)；③对于Myriophyllum底床，在不同测量位置A、B和C上，u.和Re。随着流量的增加而增加，z0则随流量的增加而下降，在流量一定的情况下它们均沿流动方向(A、B、C)增加；④Hydrilla底床的u.空间变化不如Myriophyllum明显，在密度一定的情况下，z0主要是随着流量的增加而减小，不随测量位置(A、B、C)而变化。     

基于物联网和GIS的城市空气污染监测预警系统

开发了基于物联网和GIS的城市空气污染监测预警系统,在城市及周边各处安装空气监测传感器,通过物联网技术将数据实时传送到服务器,在服务端利用GIS展示空气污染数据,并进行空间-时间分析污染源,最终达到雾霾天气监控、秸秆焚烧预警与定位的效果。     

糯扎渡水电工程大江截流模型试验及施工技术探讨

结合糯扎渡水电站具有截流流量大、流速大、落差大、龙口水力学指标高、截流规模大、抛投强度高、陡峭狭窄河床截流施工道路布置困难等诸多特点;计算流量(Q=1 815 m3/s、Q=3 205m3/s)及相应的上游水位与导流洞分流情况,利用立堵截流龙口水力计算公式计算不同龙口宽度下的泄流量;同时实时监测堤头龙口进占情况,实时调度全盘指挥截流施工,实现了截流过程信息化管理.     

一种基于水介质传输数据的新型山区河水流量监测装置

针对现有流量测量装置在山区使用中存在的缺陷和江西省山区地形复杂,河流多的特点,提出了一种适合山区河流流量监测的方法,利用音频信号在水介质中衰减小的特点,采用双音多频通信技术,通过水介质、大地和缆道钢丝循环索构建传输回路,设计了一种基于水介质传输数据的新型流量监测装置。水下数据采集装置利用水来触发电源开关,设计思路巧妙,功耗小,成本低,解决了当前山区使用面临的数据接收不到和难于实施五点法规范测量等实际问题,对山区落后的水情监测系统的升级换代起到了积极的推动作用。     

成果转让

船用多功能声学多普勒流速剖面测量仪(MADCP) 项目类型:可转化成果项目单位名称:中国科学院声学研究所专利状况:未申请专利技术特点: 船用多功能声学多普勒流速剖面测量仪(简称多功能 ADCP或MADCP)是863计划海洋检测技术(818)主题的重点项目。其主要功能是测量三维流场剖面,同时兼有测     

改进LMS时延估计算法在油气水三相流流量测量中的应用

油气水三相流流量测量是油气田开发动态监测普遍存在的问题,其测量的准确与否对油气田开发具有重要意义.本文提出一种基于最大似然LMS 自适应时延估计的改进算法,该算法首先通过小波变换对采集数据进行滤波以减小LMS 自适应时延估计的误差;然后采用改进的最大似然加权函数对计算结果进行修正,以使计算结果更加准确,收敛更加迅速.在大庆油田模拟井实验平台上对改进算法进行了验证,为准确测量油气水三相流流量提供了一种可行的方法.     

虚拟仪器在气固两相流参数测量中的应用

研究虚拟仪器在气固两相流特性参数测量中的应用. 对比了虚拟仪器与传统仪器的优势,以火电厂管道煤粉质量流量在线监测系统为对象,在系统组成和程序设计方面对虚拟仪器系统的设计进行了介绍,给出了系统主界面、信号处理分析、数据操作处理和远程监控的设计与实现. 结果表明,利用虚拟仪器技术缩短了整个监测系统的研究开发周期,节省了成本,易改进和升级,具有较好的应用前景.     

万家寨引黄工程南干出口流量测定仪器的比测

阐述了流量测定仪器比测的目的和意义,论述了超声波流量计、薄壁梯形堰、流速仪3种仪器的比测资料。     

氢气泡测速法在连铸板坯结晶器水模拟实验中的应用初探

用自制的测试装置首次将氢气泡测试技术用于水模拟连铸结晶器中的流速测定．利用氢气泡团的时间－脉线组合图谱所提供的时间－位移信息测定了不同拉坯速度下水模拟结晶器中若干点的流速，用以验证水模拟连铸结晶器中流体流动数值模拟的结果．文中特别描述了测速装置中发泡阴极丝的定位方法，且对测量中的有关问题进行了讨论．最后，给出了试验结果数据及不同拉坯速度下结晶器中心线上测得的速度分布．     

基于威布尔分布的核电厂仪表校验周期延长论证分析

威布尔分布常用在寿命数据分析中,以核电厂的主给水流量控制系统液位测量仪表数据和反应堆冷却剂系统温度测量仪表历史大修数据为例,建立威布尔分布可靠性模型,计算仪表的预计失效时间。结果表明:在仪表95%可靠度下,仪表的失效时间大于延长后的1.5 a的验证实验周期,这两组仪表具有良好的可靠性,周期延长可行。     

超声多普勒效应测速实验的设计

介绍了设计性实验——超声多普勒效应测速.该实验要求学生理解超声多普勒效应测速的原理,利用气垫导轨实验仪器和声速测定实验仪器,设计出一套超声多普勒效应测速实验仪器,并利用该仪器测量实验数据.     

基于CAN总线的机械海流计测控模块设计

针对目前机械海流计功耗大、姿态测量精度较低、体积大、维护复杂、流速流向测量数据单一等问题,设计了一种基于控制器局域网络(controller area network,CAN)总线并以STM32F103RCT6芯片为控制核心的低功耗机械海流计测控模块,并给出了测控模块系统的总体结构、硬件接口电路、通信协议、软件设计及主要技术指标。海上试验结果表明,该模块不仅实现了海流流速和流向的信号采集与控制,而且通过CAN总线的可拓展性,可以实现对不同海流层流速流向的测量,拓展了海洋水文测量的范围并提高了其灵活性。     

应用于流化床的电容探针测量系统

对应用于气固两相流局部颗粒浓度分布的电容探针测量系统进行研究,分析了探针型电容传感器工作原理,并根据国内外电容探针测量模型的发展现状,提出了一种新型电容探针测量系统,利用其完成对流化床内局部颗粒浓度分布的测量.通过作为信号获取部分的运算式调幅电路,将测量信号通过USB接口与基于虚拟仪器的数据处理部分相结合,并对该测量系统在稠相气固流动系统中进行了标定.各项实验数据表明,该系统符合设计要求,具有良好的精度和稳定性,并已成功应用于实际测量中.     

毛细管内两相流体驱替规律研究

本文模拟了不同半径毛细管中水驱油和油驱水时界面移动的全部过程,为深入理解液-液两相流动机理,建立正确的两相流流动模型提供一定的依据,探索孔隙内流体驱替速度与外加压差之间的关系。根据实验数据,发现它们之间存在很强的规律性,其流动规律明显偏离泊谡叶公式,依据实验资料,得到的结论是：两相驱替时界面移动的动态接触角余弦与外加压差之间存在线性关系;进而得到动态毛细管压力与外加压差之间的线性关系;两相驱替时,液体的流动规律是,界面的移动速度与外加压差成线性关系,对于水驱油和油驱水时,直线的斜率不同,其截距是静毛细管压力,转变点的压力与静态接触角和直线的斜率有关。     

孔隙网络模拟渗流速度对页岩气开采的影响

孔隙网络模型是预测多孔介质流动特性的有效手段。基于页岩气藏微观孔喉参数建立了随机孔隙网络模型，并模拟了气水两相流动，通过求解模型压力矩阵方程，绘制渗流图像；通过模拟不同速度下的渗流特征，分析了水侵现象、渗流速度对气水两相渗流路径的影响。结果表明，渗流速度与驱替压差呈正相关，在渗流速度大于临界流速v_c的驱替过程中，压降梯度对渗流路径起主要影响作用，不同的渗流速度会形成不同的渗流路径，渗流路径符合分形特征；而由于较高渗流速度（大于临界流速v_c）会破坏气/水界面稳定性，因此，高渗流速度更利于水侵而降低页岩气产量；若渗流速度小于临界流速v_c，气/水界面趋于稳定，促使页岩气大量产出。     

盐析两相流场中PDPA测量方法

研究了在盐析液固两相流动中,盐析晶体颗粒流体动力学特性及其与流体非平衡性试验.在分析盐析两相流特点,总结两相流场测试方法的基础上,认为相位多普勒粒子分析仪(PDPA)是最合适、有效的盐析两相流测量仪器.结合管流及叶轮机械中的应用实例探索PDPA在盐析两相流测量中的方法,提出测量中需解决的关键问题:非球形颗粒测量、液固两相运动区分、测量窗口、旋转叶轮测量的周向定位、两相三维速度测量等,并给出了解决措施.给出部分测量结果,并进行了测量误差分析.为盐析流动机理的研究提供了一种有效、准确的试验手段.