重庆水资源安全情景模拟及预测研究

针对重庆水资源的安全利用,建立重庆水资源安全系统动力学模型,设计5种不同情景,预测了2006—2030年重庆水资源安全在不同方案下发展状态;结果表明:保持现行发展模式不变,不加以任何改进,不利于重庆水资源的安全利用;仅通过节能减排或者降低工农业用水与中水回用都不能使水资源安全利用得到有效改善;只有加强环保力度,在治污减排的同时,改进工业工艺与产业结构,推进农业现代化,加强点源污染控制,才能有效提高重庆水资源安全,促进地区经济、社会和环境的协调发展。     

双塔单跨悬索桥空间主缆扭转性能数值分析

针对空间缆索悬索桥体系转换过程中主缆发生扭转,而扭转刚度为多因素影响的变量,数值模拟中难以准确考虑,从而无法精确计算主缆扭转角及确定索夹预偏角的难题,以杭州江东大桥为工程背景,揭示了吊索张拉过程中主缆的扭转机理,从理论上分析了钢丝层间摩擦力对主缆扭转刚度的影响,并将拉-扭耦合效应及钢丝层间摩擦力在数值模拟中加以考虑,有效提高了计算精度,并通过改变抗扭刚度系数、吊杆张拉力、索夹预偏角等参数,确定主缆扭转特性与扭转效应,揭示了其正反扭原理.研究结果表明:体系转换过程中主缆扭转变化历程在数值模拟中需通过非线性迭代实现;随吊杆张力增大,主缆抗扭刚度从最小值逐步增加,改变主缆的抗扭刚度系数对主缆最终扭转角的影响不大;改变某索夹横向预偏角,主缆扭转现象存在"弱相干性原理"和"相邻影响原理";索夹预偏角小于(或大于)吊杆力与铅垂线夹角,主缆将跟随索夹发生正向(或反向)扭转,当吊杆力方向通过主缆形心时,扭转角不再改变.     

含水黏土矿物对CH_4吸附规律的分子模拟研究

黏土矿物是页岩主要矿物组成部分,为了揭示含水页岩的吸附规律,通过Material Studio分子模拟软件构建不同含水饱和度下伊利石、蒙脱石和高岭石的分子模型,采用巨正则(GCMC)方法计算含水黏土矿物的吸附量。研究表明,同一含水饱和度下,3种黏土矿物对CH_4分子的吸附量由大到小的顺序是伊利石蒙脱石高岭石;随着压力的增大,3种黏土矿物对CH_4分子吸附量均增大。3种黏土矿物不同含水饱和度下的吸附曲线可以用L-F方程进行高精度拟合,L-F方程拟合系数A与含水饱和度成线性关系,拟合系数B和C与含水饱和度成二次方关系,从而建立了含水饱和度与L-F方程拟合系数的关系式,可以计算任意含水饱和度下的L-F方程拟合系数,从而获得任意含水饱和度下的黏土矿物吸附曲线。     

西北太平洋2001-2014年热带气旋结构变化的环境垂直风切变和水汽场统计

利用Best Track资料、TRMM卫星资料和NCEP再分析资料中2001—2014年西北太平洋海域385个热带气旋(TC)的4967个观测记录, 将TC结构变化分成9类, 并分析 TC结构变化对垂直风切变和水汽场的响应。结果表明, 西北太平洋强度增大的TC主要伴随东风切变, 强度减小的TC主要伴随西风切变。在较强的垂直风切变(v > 5 m/s)作用下, TC的结构变化没有明显的水汽异常; 而在较弱的垂直风切变(v ≤ 5 m/s)作用下, “增强增大” (“缩小减弱”)的TC伴随着正(负)水汽异常。     

汉江中下游硅藻群落时空分布及其影响因素研究

为研究汉江中下游水体和沉积物硅藻的时空分布特征及其影响因素, 于2014年春、秋两季对汉江中下游5个监测断面的硅藻群落进行监测。基于18S rRNA Illumina Miseq高通量测序技术的鉴定结果, 共得到硅藻3纲28目49科111属160种, 其中沉积物硅藻占98.6%。物种丰度显著多于已有研究的结果, 体现了高通量测序技术在硅藻物种鉴定上的优势。水体和沉积物硅藻群落组成和优势种有显著差异, 水体中硅藻优势种为Pinnularia, Cyclotella和Nitzschia, 沉积物中硅藻优势种为Pinnularia, Nitzschia和Navicula。汉江中下游硅藻群落多样性的时空差异明显, 硅藻多样性存在空间异质性, 且沉积物硅藻比水体硅藻多样性丰富; 在季节影响方面, 表现为秋季硅藻物种多样性比春季丰富。总氮、氨氮、硝态氮和总磷等环境因素对硅藻群落组成影响较大, 因此氮磷控制对避免汉江中下游硅藻水华发生具有重要意义。     

基于条件风险价值的智能区域代理商报价策略及EV充电管理

智能区域代理商整合区域内电动汽车(electric vehicle,EV)参与电力市场交易,然而在联营市场(包括日前和实时市场)交易机制下,联营市场电价的随机性增加了代理商的市场交易风险.基于此,提出了以联营市场条件期望购电成本最小为目标的报价决策模型,该模型考虑了联营市场电价的随机特性,并将模型转换成带条件风险价值约束的随机优化问题.由于含随机性变量概率密度函数的积分计算困难,因此利用蒙特卡罗模拟,预测电价分布特性,采用抽样平均近似法对模型进行离散化处理,并通过构造函数将原问题化为凸优化问题进行求解.数值实验表明代理商通过控制EVs参与联营市场竞价交易,对EVs进行充电管理,可有效降低峰谷差,有助于电网的稳定性.     

高速公路平曲线标志标线组合设计评价指标

基于驾驶模拟实验数据,结合驾驶员在高速公路平曲线的运行速度特征、转向特征与行驶轨迹特征,选择速度、方向盘转角系数与横向位置数据构建了高速公路平曲线标志标线组合设计的合理性评价指标与有效性评价指标.其中,合理性评价指标包括转向位置的合理性评价与驾驶负荷的合理性评价,采用小波分解的方法对方向盘转角系数进行多层分解,获取驾驶员转向起终点位置与高频能量,通过驾驶员转向起终点与直缓点/缓直点的距离进行转向位置的合理性评价,通过高频能量比进行驾驶员操作负荷的合理性评价.有效性评价包括运行速度控制的有效性与车辆横向位置控制的有效性,通过平均速度、运行速度与车速离散度进行速度控制效果的评价;通过平均换道次数、平均压线行驶距离进行车辆横向位置控制的有效性评价.通过实例应用验证了研究标志标线组合设置的必要性与评价指标的有效性.     

A柱涡动力学特性随前窗倾角变化研究

采用风洞试验和数值计算的方法,通过Dihedron模型研究了前窗倾角对A柱涡动力学演化的影响.时均阻力和表面压力通过风洞试验获得,采用分离涡模拟(DES)捕捉A柱涡拓扑结构的细节特征.通过风洞试验的结果验证了DES结果的有效性.DES的结果描述了A柱涡涡破裂现象.随着前窗倾角的变化,A柱涡表现为不同的结构形态,这主要是由主涡中涡量平衡决定的.试验和数值结果均表明,随前窗倾角增大,Dihedron模型的阻力增加.讨论了纵向涡的破裂趋势和潜在的减阻方案.最后,强调了模型壁面的动力学特性及其对车内噪声的影响.     

球状飞射物对屋面瓦片冲击效应的数值模拟

选取典型的球状混凝土飞射物,研究其对一种典型屋面陶土瓦片的冲击破坏作用.基于ANSYS/LS-DYNA平台,参考落球冲击试验方法建立冲击碰撞的有限元计算模型.选取Johnson-Holmquist-Ceramic本构模型模拟陶土瓦片材料,引入单元应变失效准则模拟瓦片破坏情况,采用显式动力学方法研究落球冲击试验中瓦片应力、应变、变形的时变机理.对冲击速度、球块质量、瓦片倾角进行参数分析,结果表明,瓦片最大等效应力与冲击速率及球块质量大致成正比,与瓦片倾角相关性不大.冲击过程是一个能量显著转移的过程,根据损伤方程计算出陶土瓦片能承受不超过34.35m·s~(-1)的来流风速下球状混凝土飞射物的冲击破坏作用.     

街道峡谷形态对污染物扩散的数值模拟

机动车排放的尾气污染物,在城市街道峡谷内的稀释扩散及分布特性,主要由街道内流动结构决定,而街道布局和结构对流动结构有重要影响。基于二维不可压缩流动的Navier-Stocks方程、污染物组分输运方程及标准k-?湍流模型,获取所构建模型的数值解。采用验证的模型参数,构建了9种2类高宽比H/W为1的二维城市街道截面形态构造,在来流平均风速为3 m/s情况下,研究了街道截面形态对机动车尾气污染物扩散传递的影响。结果表明:下沉式道路结构不会改变街道峡谷内主涡结构和污染物分布;随着下沉深度的增加,机动车道内污染程度将进一步加剧;廊道内污染物浓度分布受廊道高度的影响较大,其人行呼吸高度处背风侧附近污染物浓度值相对参考工况增加大约5%,廊道深度对街谷内污染物扩散影响不大。