国外工程中的小流域洪水计算方法探讨

为了解决国外工程中小流域洪水计算方法选择的难题,以土耳其小流域洪水计算为例,选取了推理公式法和SCS模型两种常用的小流域洪水计算方法,探讨了两类方法应用于土耳其小流域设计洪水计算的适用性,并将两种方法计算结果与土耳其常用洪水计算方法 DSI Synthetic Method的结果进行比较。结果表明,推理公式法与SCS方法进行小流域洪水计算时仅需要降雨、地形图和下垫面资料,对资料的需求较少,对无资料地区的适应性较强;从工程安全角度推荐采用DSI Synthetic Method计算结果作为土耳其工程设计洪峰流量最终结果更符合当地特点。     

气候及土地利用变化对嘉陵江流域实际蒸散发量的影响

根据嘉陵江流域内12个气象站点1956~2012年的逐日气象资料,分别采用改进前后的平流干旱模型对嘉陵江三个子流域的实际蒸散发进行模拟,提出了一种基于气候变化和土地利用变化的实际蒸散发(Ea)贡献率计算方法。结果表明,与水量平衡法的估算结果相比,改进后模型对Ea的估算精度高于原始模型,且修正后模型参数α与土地利用类型具有相关性;三个子流域的年际实际蒸散发变化主要受下垫面因素变化的影响,是气候变化对其影响的2~5倍。此外,气候变化导致涪江流域的Ea在整个评估期内减少,另外两个子流域的Ea增加;下垫面变化导致涪江和嘉陵江子流域Ea减小,渠江Ea增加。     

新安江模型河网消退系数与下垫面关系研究

为研究新安江模型河网消退系数C_s与下垫面之间的关系,以皖南山区29个中小流域为研究对象,首先采用SCE-UA算法率定河网消退系数C_s值;其次利用DEM资料提取各流域内的10个下垫面因子特征值;最后通过逐步回归分析、通径分析探讨C_s与各流域下垫面特征的综合关系。研究结果表明,下垫面因子中,流域平均高差和流域面积对C_s产生直接影响,而流域平均坡度表现为间接影响;采用逐步回归分析方法计算得到的C_s值与模型率定得到的C_s值相比,精度较高,具有统计意义,且不依赖于实测资料,可为模型在无资料地区推广应用提供依据。     

海上燃气轮机余热资源计算

轻型燃气轮机发电机组是海上平台电站的主要组成部分.海上平台由于受到空间及初期设计的限制,许多燃气轮机发电机组没有相应的余热回收装置,从燃气轮机中排出的温度高达300-500℃的废气,占燃气轮机燃烧总热能的30％,造成能量浪费.为降低海上平台的能源消耗,海上燃气轮机高温排烟余热资源的回收利用逐渐引起重视.而准确计算出余热资源量的大小是合理利用余热的前提.对于不同条件下的燃气轮机烟气余热资源量的计算给出了不同的解决方案,建立了理论排烟余热资源量的计算模型,举例说明模型的应用,通过模型分析,得出排烟余热资源量大小的影响因素,分析了排烟温度、过量空气系数、燃料组分对排烟余热资源量大小的影响.在此基础上,总结出余热量依各个变量的变化规律,通过典型数据建立了余热资源量随排烟温度和过量空气系数的变化关系.     

小型垂直轴风机的数值模拟与试验对比研究

利用试验和数值模拟两种方法对一种新型阻力型垂直轴风机的输出功率进行研究。在数值模拟中采用k-ε和SST k-ω两种湍流模型计算了风机在不同风速和转速下的输出功率,并与试验值相比较,验证了数值计算结果的可靠性,分析了不同湍流模型对数值计算结果和风轮流场的影响。     

变化环境下水文模型在洛阳河流域中的应用

为了提高通胜山丘区来水模拟精度,解决通胜地区防洪安全问题,分析了洛阳河流域下垫面土地利用类型,并基于遗传算法构建水文模型进行洪水模拟。结果表明,近20年来,在现有气候、下垫面等变化环境下,洛阳河流域下垫面不同土地类型面积变化较大,快速城镇化使得旱地明显减少,水田增加11%,水面基本保持不变,水文模型参数也在发生动态变化,新水文参数与原始水文参数相差较大,前者模拟结果在径流深、洪峰、峰现时间、确定性系数4个方面均明显优于后者,可见基于遗传算法优化的水文模型参数能较好地反映现状下垫面水文情景。     

变化环境下可能最大洪水计算研究

气候变化与下垫面变化前提下,多因素共同影响明显增加了流域可能最大洪水(PMF)估算难度。为此,提出一种集气候模式结果后处理、气候变化情景下相应可能最大暴雨(PMP)估算及土地利用/覆被变化方案设定、基流/前期影响雨量影响分析、基于相似性的PMP时空展布于一体的PMF计算模式,将其应用于怒江上游。结果表明,基流/前期影响雨量及暴雨时空分布不确定性是影响流域PMF的重要因素,气候与下垫面变化双重驱动对于PMF影响较大,且变幅随着变化程度增强而增大。     

流体横掠管束模拟中壁面函数影响研究

采用标准k-ε湍流模型和增强壁面函数法对管壳式换热器进行数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。对于匀速来流的理想横掠管束模型,考察标准壁面函数和增强壁面函数两种壁面处理方法对壁面修正的影响;同经典公式相比较,雷诺数Re为5000时采用标准壁面函数计算结果误差较大,而增强壁面处理模拟结果误差较小;Re为15000时,两种壁面函数计算结果吻合都较好。采用增强壁面函数计算时,y+值对计算结果准确性有较大的影响,且增强壁面函数能够较好地考察近壁面的传热和流动特性。     

单栋建筑室外热环境的模拟计算方法

建筑室外热环境模拟计算是住区微气候研究的重要内容。本文提出了将求解建筑物和周围下垫面的热平衡方程组与室外空气场的CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟计算相结合的方法,解决了空气场计算时间步长与建筑物以及下垫面计算时间步长不一致的问题。并提出将下垫面温度简化为逐时太阳直射区域温度和日影区域温度的方法,降低了CFD计算的复杂程度。该数值方法可以得到在自然条件作用下,建筑物表面和下垫面表面的逐时温度及空气温度与流动情况。计算结果与实验结果吻合较好,说明所提出的计算方法是有效的。     

基于不同蒸散假设的区域水资源量计算

为研究蒸散互补和蒸散正比两种蒸散发理论对区域水资源评价结果的影响,以南四湖湖东泗河流域为例,验证了泗河流域蒸散互补关系的存在,将蒸发皿蒸发量引入平流—干旱模型,计算了基于蒸散互补假设的流域实际蒸散发,并将月水量平衡模型分别与基于蒸散互补和蒸散正比假设的流域实际蒸散发计算方法相耦合,建立了两种区域水资源量评价模型,对泗河流域水资源量进行了模拟。结果表明,两种评价模型所得结果相差明显,多年平均值差异高达26.3%,基于蒸散正比假设计算得到的区域水资源量可能偏大。     

灌区地面水与地下水联合配置模拟模型研究——以泾惠渠灌区为例

考虑了灌区的社会、经济和水资源等系统,采用模拟技术,建立了灌区地面水与地下水联合优化调度的模拟模型,并以泾惠渠灌区为实例,预测了灌区的需水量、来水量、供水量,并通过模拟模型计算及灌区水量供需平衡分析,得出在一般干旱年,河流径流比较丰沛,地下水供水量占总供水量的25%左右,地下水可以得到补充涵养;在干旱年或特旱年,地下水供水量占总供水量的30%左右,可以利用地下水库进行水量调节,地下水主要依靠丰水年的地面水及灌溉渗水进行补充涵养,以确保灌区水资源的可持续利用。     

基于流固耦合的高压混凝土隧洞衬砌结构配筋研究及应用

当采用面力理论计算新疆阿尔塔什水利枢纽工程的发电引水隧洞的配筋量时,衬砌含筋量巨大,与实际情况不符合。对此,采用岩体弹塑性渗流—应力—损伤耦合模型,将动态变化的体积力施加于整个模型,得出混凝土衬砌应变情况,根据衬砌应力按照现行规范进行限裂配筋。计算得出了围岩、衬砌的渗流场、应力场和相应的水力梯度以及最高外渗水头。结果表明,考虑流固耦合下的高压隧洞衬砌应力小于面力理论计算的成果,且前者计算出的混凝土衬砌配筋量远小于后者的计算结果。研究成果可为类似隧洞设计提供参考。     

基于河道断面自净需水要求的自净补水研究

根据汾河干流污染较为严重的现状和污染物类型,以一维水质数学模型和水量平衡原理为基础,建立了河流自净需水量的计算模型,据此计算出满足地面水环境质量目标的自净需水量,并根据年径流量的大小,进一步确定河道断面的自净补水量。结果表明,选取COD和NH3-N作为控制因子,计算的二坝和义棠断面自净需水量分别为2.97×10~8、5.53×10~8m~3,义棠断面自净需水量较大;自净补水主要发生在平水年和枯水年,丰水年的自净需水量基本满足要求,自净补水主要发生在一年的非汛期中;所得结果为汾河干流生态恢复和汾河水库的生态调度研究提供一定的理论基础。     

永定河泛区洪水演进特性的数值模拟

为了研究洪水在永定河泛区的演进情况,依据水动力学原理建立了河道与泛区衔接计算的洪水演进数学模型,对永定河泛区进行了模型验证和百年一遇洪水过程的模拟计算。结果表明,验证模型的计算值与调查值吻合较好,由此依据该模型模拟结果,参照现行调度方案将泛区划分为6个区域,统计各区域不同水深范围的洪水体积;百年一遇洪水过程模拟结果表明,第350h泛区淹没面积达到最大值,最大水深超过2m,中下游区域内淹没历时长,水深较深,洪水来临时需尽快转移居民。     

VRV家用中央空调器SEER的计算与分析

本文根据日本东京地区、中国台北地区、中国上海地区的气候条件,以及VRV家用中央空调器全年的性能特性参数,建立了空调器SEER的计算模型,并对上述三个气候条件的SEER的计算结果进行了对比分析。同时也对比了三个地区负荷率0时的基准温度对空调器SEER的影响。     

高昌区地表水资源承载力系统动力学模型及其应用

为分析吐鲁番市高昌区地表水资源承载力,基于高昌区地表水资源现状,结合已有水资源承载力评价指标体系,运用系统动力学方法,构建了囊括水资源-经济-人口-生态四个子系统的高昌区地表水资源承载力系统动力学模型,根据该区社会经济的实际发展情况,以2015年为基准年,模拟预测了2015~2030年高昌区的地表水资源承载力情况。模拟预测结果表明,根据该区当前的农业节水和退地减水政策,高昌区的地表水资源承载力逐年呈现增强趋势,地表水资源承载力限制系数由2015年的2.16降至2030年的1.44;地表水需水量呈现出逐年递减趋势,地表水供水量由2015年的28 023×10~4 m~3降低至2030年的18 756.3×10~4 m~3,减少了43%。研究成果可为高昌区地表水资源可持续利用提供技术依据。     

Thermal performance analysis of a direct-expansion solar-assisted heat pump water heater

A direct-expansion solar-assisted heat pump water heater (DX-SAHPWH) is described, which can supply hot water for domestic use during the whole year. The system mainly employs a bare flat-plate collector/evaporator with a surface area of 4.2 m², an electrical rotary-type hermetic compressor, a hot water tank with the volume of 150 L and a thermostatic expansion valve. R-22 is used as working fluid in the system. A simulation model based on lumped and distributed parameter approach is developed to predict the thermal performance of the system. Given the structure parameters, meteorological parameters, time step and final water temperature, the numerical model can output operational parameters, such as heat capacity, system COP and collector efficiency. Comparisons between the simulation results and the experimental measurements show that the model is able to give satisfactory predictions. The effect of various parameters, including solar radiation, ambient temperature, wind speed and compressor speed, has been analyzed on the thermal performance of the system.     

Numerical study of stratified oil-water two-phase turbulent flow in a horizontal tube

Stratified oil-water two-phase turbulent flow in a horizontal tube is numerically simulated using a volume of fluid model. A single momentum equation is solved throughout the domain. The RNG k-ε model combined with a near-wall low-Re turbulence model is applied to each phase, and a continuum surface force approximation is adopted for the calculation of surface tension. The simulation is performed in a time-dependent way and the final solution which corresponds to steady-state flow is analyzed. Results of pressure loss, slip ratio, local phase fraction profile and the axial velocity profile are verified by experimental data in literature. Based on the numerical results of extensive calculations, the flow field characteristics are explored and correlations for pressure loss and hold-up are presented.     

基于表面温度控制的卫燃带设计方法

提出了基于卫燃带向火面表面温度计算及控制的卫燃带设计方法,并根据炉内火焰与水冷壁管及卫燃带间的集总参数换热模型及卫燃带向火面至水冷壁管内工质各个环节的传热模型,建立了将卫燃带向火侧的表面温度与锅炉负荷、卫燃带材料导热系数、卫燃带敷设厚度与面积关联的代数模型,并运用该模型对1台燃用阳沁无烟煤的1025 t/h四角切圆燃烧煤粉锅炉的卫燃带进行了传热计算.结果表明:锅炉负荷对卫燃带的表面温度影响最大,并且成近似线性关系;卫燃带厚度对表面温度的影响显现出对数函数的特性;卫燃带表面温度随材料导热系数的下降快速升高;卫燃带表面温度随面积的增加而缓慢增加;计算结果与国内1025 t/h同类型煤粉锅炉卫燃带的实际应用情况吻合.     

透水理论在新疆某高压隧洞混凝土衬砌结构设计中的应用

鉴于在高水头作用下,采用面力理论设计高压混凝土衬砌结构时存在衬砌厚度过大、含筋率超标严重的问题,以体积力的形式将内水压力施加于混凝土衬砌和围岩,通过建立透水衬砌理论数值计算模型,分析混凝土衬砌的应力应变关系,并按照规范进行限裂配筋。将该方法应用于新疆某水电站发电洞衬砌设计中,并与面力理论的计算结果进行对比,发现采用透水衬砌理论设计高压隧洞的混凝土的配筋量明显减小,降低了工程投入成本。