河工模型相似的精度及误差探讨

本文按照两个相似流动体系必须被同一个物理方程所描述的原理，由水流连续方程的比尺关系导出变态模型的质量守恒误差公式。采用矩阵特征值分析的方法，得到三维流时均流场紊动应力的特征值，并给出了它与模型变率的关系式．由它可分析一维总流分析中的紊动应力相似误差。从概率统计的角度利用实验资料给出泥沙沉降公式，并可与服从Gauss分布的概率公式联解计算出泥沙沉降分布，亦可用于泥沙沉降相似的经验公式λω=λu（λL／λh）^m中指数m的分析与计算。对目前常用的两种泥沙起动相似的经验公式进行分析，并比较了二者的相对误差。     

试论冰水力学模型的相似律

本文从近几年来对冰水力学的研究中认为：浮冰运动与推移质泥沙运动规律相似性出发，根据力的平衡原理，提出了冰水力学模型中的水流运动，漂移质运动的相似关系式，进而提出在水流运动相似条件下，初春开河期大尺度冰块及初冬流凌期小尺度冰冻化的两种情况下输冰相似关系式，也得到冰流量的关系式。     

基于相量量测的电力系统线性状态估计

分析了相量量测装置的量测误差情况，指出了相量量测参与状态估计计算的必要性。在完全使用相量量测的情况下，给出了基于直角坐标系的实数形式的电力系统线性量测方程和相应的线性静态状态估计算法。对负荷预报加潮流计算的系统状态预报方法进行改进，通过对误差协方差阵计算公式的推导与简化，提出了新的预报误差协方差阵计算公式，并将其与线性量测方程相结合，提出了基于相量量测的线性动态状态估计算法。最后讨论了线性状态估计算法的使用条件，并采用IEEE 30节点系统对提出的算法进行了验证。     

土工离心模型试验基本原理及其若干基本模拟技术研究

本文从半无限地基自重应力模拟和基本控制方程、能量方程相似以及量纲分析等方面论证了离心模拟的相似性,并对离心模拟的固有误差问题作了深入系统的分析。同时,本文还详细叙述了可供实际应用的若干基本模拟技术.     

气垫式调压室过渡过程模拟的若干问题探讨

本文对比了含气垫式调压室的引水系统，数学模型计算和减压模型试验结果，分析了各种减压模型相似因素对试验结果的影响，认为引水系统管道内含气量、模型的缩尺效应、气室内空气的状态变化以及减压试验条件等的相似性都会造成物理模型试验结果的误差.从影响程度而言，管道内水体含气量浓度、减压试验条件对于试验结果影响最大.为此，提出应重视这几方面的相似性问题，并对试验结果加以修正。     

基于补偿跃变量算法的发电机同步模型

从Park方程出发，计及定子绕组暂态、凸极效应以及转子动态特性，运用机电量类比和综合友模的方法，将同步发电机的电磁暂态、机械暂态和接口方程统一，建立了可与系统同步计算的统一友模，从而在避免预测校正、简化机网接口的同时，大大提高了仿真的精度。文中还利用频谱分析的方法，对同步机跃变量模型的误差进行了修正，使修正后的友模不仅避免了数值振荡，而且尽可能地提高了精度。所讨论的发电机同步友模适用于复杂系统的同步机全过程仿真研究。     

降雨对辽西褐土区土壤侵蚀的影响研究

由于自然资源丰富、水热条件好，辽西低山丘陵区坡地具有较大的农业生产潜力，研究降雨等引起土壤侵蚀的驱动因子意义重大，文章探讨了辽西低山丘陵褐土区土壤侵蚀受降雨因子的影响规律。结果显示：最大30min降雨强度(I30)、侵蚀性降雨量、降雨量、降雨动能、降雨侵蚀力、径流量等特征量均与土壤侵蚀量呈极显著相关性；降雨历时、降雨侵蚀力、侵蚀性降雨量、降雨量、降雨动能、侵蚀量等特征量均与径流量呈极显著相关性；通过回归分析拟合出降雨各特征量因子对径流量、侵蚀量的综合影响方程，径流量以及降雨侵蚀力对侵蚀量的影响方程，结合降雨观测数据可以估算侵蚀量及径流量，可为水土保持工作提供科学指导。     

软弱土质类相似材料的配比试验结果分析

以石膏和洗衣液为胶结剂,石英砂为粗骨料,重晶石粉为细骨料,膨润土为调节剂,通过正交设计试验配制了地质力学模型试验中的软弱土质相似材料,研究了骨胶比、洗膏比、重晶石粉含量、膨润土掺量、含水量等因素对相似材料密度、粘聚力、内摩擦角、压缩模量和泊松比等参数的影响规律,采用R法和方差法分析了各因素的敏感性及显著性。结果表明:两种分析方法所得结果具有较好的一致性,能够对各因素影响指标的重要程度做出合理判断;膨润土掺量是相似材料密度、泊松比参数的主控因素,对粘聚力和内摩擦角也具有明显影响,对压缩模量影响极不显著;相似材料密度、内摩擦角和泊松比随膨润土掺量的增加呈减小趋势,而粘聚力将会明显提高;洗膏比对压缩模量指标影响较为明显,对其他参数影响较小;含水量对压缩模量影响最大,对密度和泊松比指标影响次之;通过MATLAB程序进行多元线性回归分析,得到了相似材料配比的经验方程。     

试析卡尔曼滤波与不学相结合在洪水实时预报中的应用

采用扩散波的一维非恒定流方程，对其用有限差分进行离散化。考虑到在实时洪水预报中的一些特点，上边界拟采用入流己知，下边界对于自然河段拟采用水位流量关系，对于有闸、坝控制的河道拟采用相应的出流计算公式。对离散化的方程和边界条件进行线性化，得到了系统方程。实际河道中实测变量的个数总是少于待求变量的个数，根据滤波方面的理论提出了水力学方法与卡尔曼滤波相结合的半自适应滤波模型。在该模型中，量测误差系列的协方差矩阵可以通过信息更新系列实时地估计出来，只是模型误差系列的协方差距阵需要预先给出。     

几何变态模型中悬沙输移相似性研究

物理模型中研究泥沙输移与河床冲淤变化等有关问题时，为保证模型物理现象与原型相似，模型设计需遵循一定的相似准则，几何变态模型，由于紊动在纵向对流和垂向扩散的相似性难以统一，至今悬沙沉速比尺的设计尚存在一定矛盾，本文从悬沙运动扩散方程的解析解出发，分析了模型几何变态对淤和量和淤积部位相似性的影响，提出了估计模型与原型的偏离性和偏离程度的方法，最后，在导出了二维扩散方程近似解的基础上，提出了合理地设计悬沙沉速比尺的方法。     

The mechanical response of piles with consideration of pile-soil interactions under a periodic wave pressure

The pile-soil interaction under wave loads is an extremely complex and difficult issue in engineering. In this study, a physical model test is designed based on the principle of the gravity similarity to obtain time histories of wave forces of unsteady regular waves, and to measure the magnitude and the distribution of wave forces acting on the piles. A numerical model and relevant numerical methods for the pile-soil contact surface are adopted based on the principles of elastic dynamics. For a practical project, the time histories of wave forces on the piles are obtained through physical model tests. The deformations of the piles in the pile-soil interactions and the distribution of the bending moment on the piles are studied. It is shown that, with the increase of the period of wave pressures, the absolute value of the horizontal displacement of the piles increases, the embedment depth of the piles increases, and the scope of influence of soils increases. The change of the bending moment on the piles is consistent with that of its theoretical results, and the proposed numerical method can very well simulate the properties of the piles.     

废旧轮胎浮式防波堤模型试验

依据水弹性相似理论设计小比尺的废旧轮胎浮式防波堤模型,该模型试验结果与原型结果吻合较好,验证了废旧轮胎浮式防波堤模型试验所取的相似关系是合理的,试验技术是可行的。研究废旧轮胎浮式防波堤结构衰减波能量的机理,探讨结构相对堤宽、锚链拖地长度、锚链刚度对废旧轮胎浮式防波堤消浪性能及锚链力的影响。在该试验范围内,当堤宽大于0.6倍波长时,透射系数小于0.5,锚链刚度和锚链拖地长度对透射系数的影响不明显。     

锦屏一级水电站泄洪消能关键技术研究

锦屏一级水电站泄洪功率较大,泄洪消能问题十分突出,为此展开了大量物理模型试验。试验结果表明:通过宽尾墩和窄缝技术对表、深孔体型进行优化,可实现"表、深孔分层出流,空中无碰撞,水垫塘消能"的消能模式;同时,泄洪洞出口采用"燕尾坎"体型,可减轻出口挑流对边坡造成的破坏。原型观测的结果也证实,所采用的泄洪消能措施达到了满意的效果,且模型与原型成果之间存在着较好的相似性。     

基于分层法的水工混凝土碳化过程有限元模拟

碳化是影响水工混凝土耐久性的重要因素。根据混凝土中CO_2扩散方程与热传导方程的对等性,借助ANSYS有限元软件中热传导模块对水工混凝土碳化过程进行数值模拟。针对工程实际中混凝土内部水灰比存在差异的情况,采用分层法建立数值模型。通过对比碳化深度的数值模拟值与室内快速碳化试验值,证明该数值模型能较好地模拟混凝土中CO_2的扩散过程,可为碳化混凝土的寿命预测提供参考。     

Two-phase air-water flows: Scale effects in physical modeling

Physical modeling represents probably the oldest design tool in hydraulic engineering together with analytical approaches. In free surface flows, the similitude based upon a Froude similarity allows for a correct representation of the dominant forces, namely gravity and inertia. As a result fluid flow properties such as the capillary forces and the viscous forces might be incorrectly reproduced, affecting the air entrainment and transport capacity of a high-speed model flow. Small physical models operating under a Froude similitude systematically underestimate the air entrainment rate and air-water interfacial properties. To limit scale effects, minimal values of Reynolds or Weber number have to be respected. The present article summarizes the physical background of such limitations and their combination in terms of the Morton number. Based upon a literature review, the existing limits are presented and discussed, resulting in a series of more conservative recommendations in terms of air concentration scaling. For other air-water flow parameters, the selection of the criteria to assess scale effects is critical because some parameters （e.g., bubble sizes, turbulent scales） can be affected by scale effects, even in relatively large laboratory models.     

外海高桩墩式承台的基桩受力最优化数学模型

本文提出一种外海高桩墩式承台的基桩受力最优化数学模型。这种模型考虑了多种荷载工况，从基桩内力分布入手，用序列二次规划法求解最少桩数下的桩基受力最优布置。结合多个工程实例进行计算结果表明，与传统方法相比，可以减少10～20%的基桩数目，且基桩受力大为改善     

强夯模型试验及其研究进展

简要分析了强夯模型试验设计的理论依据,讨论了强夯模型试验的相似条件,并对强夯相似准则进行了推导,提出了相似强夯模型试验和非相似强夯模型试验的概念。深入分析了强夯模型试验中严重制约强夯机理研究及工程应用的模型箱尺寸和相似比例系数选取、仪器精度及数据处理等问题,提出在模型试验中提高数据采集仪器的灵敏性和精度、建立灰色系统模型提高数据处理的精确性等建议。     

葛洲坝工程大江下游航道局部动床动岸试验研究及原型验证

 本文通过葛洲坝工程大江下游航道的试验研究,对动床动岸的模拟问题进行了有益的探讨。通过模拟试验,为解决葛洲坝大江下游航道的冲沙效果及对右岸江南大道的保护问题,提出了对航道岸线的防护和整治措施,并付于实施。实践表明,所采取的措施是合理的,有效的。     

双向进水流道水力特性模型试验研究

分析模型的相似准则及其主要作用力 ,考虑工况相似要求 ,提出泵站进出水池和流道内分别按不同的相似准则进行设计的方法 .结合彭越浦泵站水工模型试验 ,对双向流道进口前漩涡及流道内的涡带、喇叭口附近流速分布、水泵起动及稳定运行过程中流道内的脉动压力和进出水流道的水头损失等水力特性进行全面的观测和分析 ,提出在流道内设置垂直隔板及导流锥加隔板两种消涡的工程措施 .     

海上电气平台动力模型试验设计

为了满足海上大型风电场的开发需求,有必要建立系统的海上电气平台设计和安全评价体系,其有效性需要通过海上电气平台整体结构动力模型试验进行验证。联合考虑弹性相似律和弗劳德数(Froude)相似得到水弹性相似律,以水弹性相似律为基础得到电气平台各参数之间的相似关系,完成海上电气平台整体结构试验模型的设计。在海上电气平台动力模型试验中引入水弹性相似律保证了结构原型与模型间的动力特性以及水环境的相似关系;并通过引入牛顿相似律对冰荷载进行了相似转换。采用海洋平台分析软件SACS分别建立海上电气平台原型和模型的有限元数值模型,开展原型和模型结构响应分析和动力特性分析,同时依据数值分析结果对水弹性相似律进行了验证。