考虑THM的管网水质服务水平多目标优化

针对供水管网中余氯及氯仿(THM)服务水平优化问题,提出了一种衡量THM服务水平的表达式,推导了THM-I/O模型,建立了以管网余氯服务水平最大化、THM服务水平最大化以及加氯费用最小化的多目标优化模型。考虑了主体水余氯衰减系数、基于余氯消耗的THM生成比例系数、出厂水THM浓度、加氯点数量4个影响因素对优化结果Pareto前沿面的影响。结合一管网算例,采用EPANET_MSX模拟余氯衰减和THM生成,利用实数编码的非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)进行优化,可得到各种情况下的Pareto前沿面。计算结果表明,随着主体水余氯衰减系数减小,加氯费用减少,THM服务水平增加。基于余氯消耗的THM生成比例系数和出厂水THM浓度的减小均能提高THM服务水平,但对加氯费用没有影响。增加加氯点虽然能减少余氯投加,但加氯站建设费用加大了总加氯费用。降低主体水余氯衰减系数是提高管网水质服务水平最经济有效的方法。     

改进的水质服务水平与加氯费用优化分析

为了能够综合表征供水管网中余氯及消毒副产物三卤甲烷(THMs)对水质的影响,建立THMs中不同组分的服务水平表达式,采用平均值、标准差和连乘3种表达式建立关联余氯及THMs服务水平的水质服务水平表达式.为了优化管网二次加氯时的加氯费用,提出考虑加氯点建设费用和基于加氯质量浓度的次氯酸钠溶液消耗量的加氯费用表达式.采用Net3管网模拟余氯衰减和THMs生成,优化算法采用非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）,将计算得到的Pareto前沿面进行对比.计算结果表明,加权平均表达式为关联余氯和THMs服务水平的最优方式.随着二次加氯点数量的增加,水质服务水平的最大值增加,较高水质服务水平时的加氯费用降低.管壁余氯衰减系数对Pareto前沿面的影响最大,其次为加氯点数量、基于余氯消耗的THMs生成比例系数和出厂水THMs质量浓度,出厂水最小余氯质量浓度的影响可以忽略.     

给水管网中双酚A降解影响因素

利用大型给水管网实验平台,研究双酚A（BPA）在不同管材、水力学条件及水质条件下的降解规律.将管网实验结果与BPA和次氯酸钠在烧杯中的反应降解规律进行对比.BPA利用HPLC荧光检测法进行检测,激发波长为225 nm,发射波长为310 nm,结果表明,BPA降解除与次氯酸钠主反应有关外,还受到管壁和主体水中化学物质的影响.余氯质量浓度、pH值、溴离子质量浓度、流速和温度的增加有利于BPA的降解.不同管材对BPA的降解存在影响,BPA的降解速率在不锈钢管中最大,PE管次之,内衬水泥球磨铸铁管中最小.研究结果显示,管壁对BPA降解的贡献率约为10%,主体水中氯化产物的贡献率约为30%(其中最终氯化产物的贡献率为20%,剩余10%由氧自由基等贡献 ).     

考虑THM的管网水质服务水平多目标优化

针对供水管网中余氯及氯仿（THM）服务水平优化问题,提出了一种衡量THM服务水平的表达式,推导了THM—I／O模型,建立了以管网余氯服务水平最大化、THM服务水平最大化以及加氯费用最小化的多目标优化模型。考虑了主体水余氯衰减系数、基于余氯消耗的THM生成比例系数、出厂水THM浓度、加氯点数量4个影响因素对优化结果Pareto前沿面的影响。结合一管网算例,采用EPANET—MSX模拟余氯衰减和THM生成,利用实数编码的非支配排序遗传算法-Ⅱ（NSGA-Ⅱ）进行优化,可得到各种情况下的Pareto前沿面。计算结果表明,随着主体水余氯衰减系数减小,加氯费用减少,THM服务水平增加。基于余氯消耗的THM生成比例系数和出厂水THM浓度的减小均能提高THM服务水平,但对加氯费用没有影响。增加加氯点虽然能减少余氯投加,但加氯站建设费用加大了总加氯费用。降低主体水余氯衰减系数是提高管网水质服务水平最经济有效的方法。     

基于贝叶斯推理的标准k－ε湍流模型参数识别

为了降低湍流模型湍流参数不确定性给工程湍流问题求解带来数值误差,以后台阶流动为例研究了适用范围很广的k-ε湍流模型的参数识别问题.针对模型和实验数据的不确定性而采用了贝叶斯概率反演方法,该方法集成了有限单元法的正向计算和Metropolis-Hastings抽样算法的反向计算,从而给出在流速测量值已知的条件下标准k-ε湍流模型参数的后验概率分布.算例计算表明,采用参数识别后的参数值进行计算比传统推荐值有效地降低了数值误差.     

贴壁射流形态对跌坎消能的水力特性影响试验研究

贴壁射流形态是影响跌坎型消力池消能效果和水力特性的重要因素之一。为研究贴壁射流形态对输水工程跌坎消能效果和水流特性的影响,通过１：２０的水工模型试验对反弧贴壁射流和平抛贴壁射流情况下的跌坎消力特性进行试验观察和测试。获得不同射流形态下的主流形态、消力池底板脉动压力过程及水面波动时程曲线。试验结果表明：平抛型贴壁射流通过增加射流入水的俯角,使射流进入消力池后产生强烈紊动和翻滚,导致消力池底板的时均压力和脉动压力比反弧贴壁射流大,但平抛贴壁射流减小了消力池和稳水区的水面波动,能更好地满足输水工程下游隧洞稳定输水要求。     

基于形状的三维图像匹配插值方法

现有的插值方法在进行断层图像插值时,要么不能兼顾灰度和形状的变化,要么计算量太大。为解决这一问题,文中提出一种基于形状的三维图像匹配插值算法。通过对已知两幅断层图像进行门限分割,得到各个密度物质的区域后,利用数学形态学的方法确定出插值图像每个分割区域的轮廓,然后在每个轮廓内运用匹配插值方法得到插值点的值,从而得到整个插值图像。新算法将图像的形状信息和灰度信息较好地结合起来,因此,插值出的图像不仅克服了不同密度物质边界模糊问题,而且也克服了传统的基于形状插值方法的缺点。与线性插值相比,新算法插值出的图像视觉效果好;与小波插值相比,新算法的计算量极大地减少。插值结果可有效地应用于构建三维体模型。     

具有力反馈的虚拟膝部手术系统

基于计算机的外科手术仿真系统已被广泛用于医疗教育、手术训练、手术计划,还被作为术中的辅助手段。随着具有力反馈设备在虚拟膝部手术中的应用,拓展了体数据可视化技术在医学实践中的应用范围,使医务人员不但能看到而且可以触摸并可以使用各种虚拟手术器械对三维虚拟人体膝部进行切割,修补,嫁接等操作。该文介绍了虚拟膝部手术系统的组成部分,主要包括：图像数据的获取和分割,三维模型的重建及人机交互操作,并详细说明每一部分的技术要点及其所采用的疗法。     

优化太阳能和水蓄热技术用于生活热水的研究

太阳能热水和水蓄热是两种应用于生活热水系统中的成熟技术。合理利用设备组合和控制手段可以优化这两种技术,达到如下能源利用顺序:首先最大程度地利用太阳热能,其次当太阳能不足时,利用谷电加热补充热量;最后当二者都不能满足使用要求时,用峰电加热保证热水使用的可靠性。使家用生活热水系统取得优越的环保和经济效益。     

侧式短进出水口水力试验及体型优化

本文结合大树子抽水蓄能水电站下库进出水口试验任务,对侧式短进出水口在不同工况下的流速分布、水头损失、库区流态等水流特性进行了水力模型试验研究。对原设计体型成功进行了优化,使各项水力参数达到比较理想的效果,解决了抽水蓄能电站侧式短进出水口在出流时流态分布不均匀与水头损失系数偏大的难题。