基于 Embedding-GRU 的水库水位预测模型

为解决因水库数据采集设备能力有限、水文数据不全导致预测水库水位时预测精度较低的问题，以四岭水 库每小时水位监测数据为例，提出基于嵌入式-门控循环单元（Embedding-gated?recurrent?unit，Embedding-GRU）的 水库水位预测模型，即利用 Embedding 方法将单维降雨量数据升维至多维数据，扩大降雨的气候特征，结合 GRU 算法进行水库水位预测。将该模型与传统深度学习算法长短期记忆（long?short-term?memory，LSTM）、门控循环单 元（gated?recurrent?unit，GRU）、双向门控循环单元（bidirectional?recurrent?neural?network，BiGRU）这 3 种模型对比， 结果显示：Embedding-GRU 模型的预测效果均优于其他传统模型，平均绝对误差 EMA和均方根误差 ERMS分别平均 下降 19.6% 和 7.7%，并且在预测次日水库水位的应用场景中决定系数 R2能够达到 0.989?37。结果表明：该模型耦 合多种算法，扩大单变量的气候特征，具有较高预测精度和泛化能力。相较传统模型，基于 Embedding-GRU 的水 库水位预测模型能够对缺少温度、气压、风速、蒸发量等监测数据的水库进行可靠度较高的预测，适用水库范围 更广，为水库日常运维、除险加固提供参考。     

微型高速离心泵多工况内部空化特性分析

基于CFX软件和RNG k-ε湍流模型,研究了不同流量和不同进口压力条件下泵内空化流动的特性。通过Rayleigh-Plesset方程均相流动空化模型分析了叶轮内的空泡数与叶轮扭矩随空化系数变化的关系,空化的初生、主要位置和流道的静压变化特性。结果表明:空泡体积随空化系数的减小而增大,空化初生在叶片前缘及附近流道。随着进口压力的减小,诱发空化的低压区主要集中于叶片与流道的中部且压力分布不均匀。各小流量工况下,扭矩变化随着空化系数的减小而减小,在空化系数较大时,不同工况下的扭矩均会有不规则波动且各曲线变化临界点会随着流量的增加逐渐向前移动,但总体变化趋势大致相同。本文研究的微型高速泵内空化流场的特性及空化对泵稳定运行性能的影响可供设计较高运行效率的微型高速离心泵参考。     

平移模式下挡土墙主动土压力的确定

平移模式下的挡土墙主动土压力的分布与墙体位移量密切相关。本文考虑挡土墙在满足滑移稳定的前提下,利用改进的极限平衡理论,建立了滑移与抗滑移平衡方程,得到了墙体位移未知情况下,挡土墙主动土压力确定的一种新方法,并分析了墙顶宽度对挡土墙主动土压力分布的影响。结果表明:墙顶宽度有一个合理的取值区间,其区间的上、下限值随挡土墙的基底倾角、墙面倾角的增大而增大,随填土表面超载的增大而减小;当墙顶宽度小于区间下限时,挡土墙滑移失稳;当墙顶宽度在区间范围内增大时,达到主动平衡状态的位移逐渐减小,主动土压力大致由库伦土压力向静止土压力过渡;当墙顶宽度大于区间上限时,主动土压力分布则与静止土压力分布一致。     

纵向错落差动式挑坎水力特性的研究

为探究一种新型纵向错落差动式挑坎的水力特性,对此种挑流鼻坎的体形参数进行设计,其中反弧半径为10 m的低坎和5 m的高坎的起挑点均紧接在坡比为1∶1的溢洪道后,保持两种挑坎的高度相同均为0. 94 m,则可确定高挑坎挑脚为35°,低挑坎挑脚为25°,并且使得低坎的纵向长度小于高坎的纵向长度,即流经高坎的水舌在纵向上比低坎水舌优先起挑。通过Fluent中对划分网格的三维模型进行数值模拟,计算结果表明,此种新型挑坎有效加大挑距超过60%,扩大下游落水面积,有利于增加冲刷坑面积从而减轻对下游河道的局部冲刷。在明显减小鼻坎处压强的同时,没有产生易发生空蚀空化的负压区,有利于对挑流鼻坎处的保护。     

RT模式下挡土墙主动土压力的确定

墙背土压力的分布情况与挡土墙变位模式、墙体位移大小密切相关。考虑位移影响的土压力分析方法是在已知墙体位移大小的情况下,才能计算墙背土压力的分布。针对RT(绕墙顶转动)模式下的挡土墙,从满足挡土墙倾覆稳定性和基底不受拉力的角度考虑,利用改进的水平层析法,建立倾覆力矩和抗倾覆力矩的平衡方程,得到了墙底位移未知情况下确定挡土墙主动土压力的一种方法。分析结果表明:墙宽有一个合理的取值区间,在区间内墙宽的土压力大致在库伦土压力和静止土压力之间;随着墙宽的增大,墙背土压力增大,倾覆力矩和抗倾覆力矩随之增大,墙底位移随着墙宽的增大而减小;墙背越光滑,则倾覆力矩越大,满足倾覆稳定所需的墙宽就越大。     

刚性挡墙非极限被动土压力计算方法

现有非极限被动土压力理论大多是基于墙背铅直的情况而得到的,公式的适用范围有限,并且在推导过程中也忽略了土层间剪应力的作用。针对平动模式下墙背倾斜的刚性挡土墙,在已有理论基础上,进一步考虑土层间剪应力的作用,基于水平层分析法,推导了非极限被动土压力的理论公式,扩大了公式的适用范围。研究结果表明:与不考虑剪应力的理论成果相比,本文解与试验值更加吻合,从而验证了公式的可靠性;是否考虑土层间剪应力并不影响土压力合力,但影响土压力的分布,且在墙体上部土压力大于未考虑剪应力的分布解,下部则相反;非极限被动土压力和土层间平均剪应力均随着墙体位移比、填土内摩擦角、填土外摩擦角的增大而增大;随着墙背倾角的增大,土压力强度在墙体上半部分几乎无变化,下半部分减小较为明显;土层间平均剪应力在墙体上部分减小,墙底处增大。同时考虑土拱效应与剪应力的合力作用点位置高于仅考虑土拱效应的解,而低于库伦解。研究结果可为挡土墙设计提供参考。     

大风速下火源横向位置对缓坡隧道烟气特性的影响

隧道火灾中,火源位置往往是不固定的。对于具有一定坡度的隧道,由于其特殊的建筑结构,一旦发生火灾,造成的危害相比其他类型的火灾要大得多。本文基于FDS软件对缓坡隧道进行了模拟分析计算,研究火源横向位置对隧道顶棚烟气分布、人体平均身高1.6 m处烟气速度流场矢量分布和顶棚烟气沿程温降分布规律的影响,并且与水平隧道的数值模拟结果对比分析。结果显示:隧道内顶棚烟气随火源与隧道壁距离的减小,由V型对称运动转为不对称的S型运动,火源一侧的流场趋势由正S型变为反S型,缓坡隧道较为明显,顶棚烟气温度沿出风口均是呈指数型减小,温降系数随火源与隧道壁距离的减小而增大,顶棚低温区逐渐向隧道壁靠近且范围逐渐增大,水平隧道的低温区范围比缓坡隧道要大。     

预留冲刷坑对挑流消能效果的影响

传统溢流堰在下游一般不预挖冲刷坑。为探究预留冲刷坑对挑流水舌在下游水垫塘中消杀能量的效果,运用RNG k-ε双方程紊流模型和VOF法,以龙兴桥水库未预留下游冲刷坑的连续式挑流鼻坎为例,对比有无预留半圆形冲刷坑及下游有无水4种工况下的消能效果。数值模拟结果表明,下游无水时,预留冲刷坑内的水舌与空气的接触面积更大,并且坑内流速稍大于未预留时的流速;下游有水时,预挖冲刷坑内的水气掺混更剧烈,相对未预留时湍动能耗散更加快速,有利于消能。     

挑流消能预留冲刷坑的数值模拟研究

为探究预留冲刷坑对挑流水舌在下游水垫塘中消杀能量的效果,运用RNG k-ε双方程紊流模型和VOF法对工程实例中的连续式挑流鼻坎进行预留半圆形冲刷坑数值模拟。结果表明:虽然预留的冲坑深度增加了水舌竖直方向的下落距离,水舌入水速度和湍动能略有增加,但同时增大水舌长度。且下游河水的气相体积分数与湍动能耗散率均增加。     

叶片包角对高比转速离心泵水力性能的影响研究

高比转速离心泵流道宽大,包角的大小将直接影响其水力性能。基于N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对5种不同的叶片包角模型在多种工况下分别进行了数值模拟计算分析,以对不同包角下的外特性变化趋势、叶轮内部的三维流线以及湍动能变化规律进行研究。研究结果表明:(1)随着叶片包角的增大,离心泵的最高效率点表现为先增加后减小,扬程随着流量的增大而下降,当包角增大到一定限值时,下降的幅度最为明显;(2)离心泵叶轮流线在相同的流量下,随着叶片包角的增大,流线愈发平顺光滑且越趋于叶片线型时,叶轮的总压随包角的增大而逐渐减小;(3)在设计工况下,低速区主要集中在叶轮进口的叶片工作面处,随着叶片包角的增大,湍动能逐渐减小;(4)当叶片包角在110°附近时,该泵的水力性能即达到最优。研究结果可为今后对高比转速离心泵的研究提供一定的参考。