煤炭地下气化动态温度场及浓度场数值分析

根据动量、质量及能量守恒原理和地下气化过程的特点，建立了煤炭地下气化过程中温度场和浓度场数学模型。介绍了主要模型参数的确定方法，采用控制容积方法对数值模型进行了求解，并在模型实验的基础上，对计算结果进行了分析。结果表明，从温度场分布来看，计算值略高于实验值，各测点相对误差基本在10％以内；根据模拟计算，随着气化时间的延长，煤气热值逐渐提高，因此，实验值与计算模拟值显现出良好的一致性；在高温区，煤气组分浓度场实验值的变化梯度大于计算值。     

登机桥热环境模拟与气流组织分析

作为过渡空间的登机桥热舒适问题比较重要. 过渡空间的恶劣环境会影响乘客的登机感受乃至影响航空业的服务质量. 本文对A380铝合金型登机桥桥体进行合理简化之后,利用计算流体动力学软件CFD（Computational Fluid Dynamics）,对登机桥桥厢内部的空气速度场和温度场的分布进行数值模拟. 研究了送风参数对桥厢内空气速度场和温度场分布的影响与作用,得到了不同的送风速度和送风温度下桥厢内空气速度场和温度场的分布规律. 在符合人体热舒适性的范围内确定了登机桥最优的送风速度和送风温度,从而为登机桥这样的过渡空间环境控制与空调优化研究提供一定的设计指导.     

教学组团夏季室外热环境特征与计算模型验证

对湿热地区典型教学组团的夏季室外热环境进行了33 h昼夜连续实测。根据气象参数,行人高度上温度、湿度、风速和湿球黑球温度（WBGT）分布以及典型地表温度等的测试结果,得到湿热地区教学组团夏季室外热环境的主要特征。测试结果表明,组团内的天井、架空、透水砖可有效降低夏季白天行人高度处的空气温度及WBGT,一些建筑设计手法对组团夏季白天室外热舒适的改善效果依次为：架空〉天井〉透水砖路面〉不透水砖路面〉混凝土路面。夜间,各测点的热舒适性基本一致。将测试结果对组团室外风速和WBGT现有计算模型进行验证研究。研究表明,数学公式计算值的相对误差均不超过6%,与实测统计值相吻合。     

复杂体型大跨度结构表面风荷载的数值模拟

目的比较复杂体型大跨度结构表面风荷载的数值计算与风洞试验结果,分析研究大跨结构表面风压的分布特性.方法选用可实现的Realizable模型和非平衡壁面函数法,对武汉天河机场新建航站楼实际尺度的几何模型进行了不同风向角时风荷载的数值模拟.结果计算出了模型各个测点的平均风压系数,并与风洞试验数据进行了比较.在不同风向角时,除转角和悬挑屋檐部分,数值模拟值和风洞试验值的一致性比较高,测点的相对误差都在10%以内.结论用数值分析方法对机场航站楼这一复杂的大跨度结构表面风荷载进行数值模拟,其结果具有一定的参考价值.尽管目前数值模拟方法还不能取代风洞试验,但将其作为一种辅助手段是可行的.     

基于GIS的分布式月水量平衡模型及其应用

应用地理信息系统 (GIS)技术 ,在MapInfo平台上建立分布式流域水文模型 ,模拟赣江流域的径流过程 ,探讨月水量平衡模型参数的地区分布规律 ,计算各网格的径流深和水资源量 ,并与实测值进行比较 .结果表明模拟径流深与实测径流深吻合良好 ,年径流的相对误差可控制在 10 %以内     

基于IA-BP智能算法的初始地应力场反演研究

初始地应力场是地下工程设计与施工的重要依据,在实际工程中难以精准测得,为了能较准确地获得初始地应力场的分布规律,提出将免疫算法与BP神经网络相结合（IA-BP）的算法对初始地应力场进行反演研究。免疫算法优化BP神经网络就是将BP神经网络的连接权值和阈值作为免疫算法中的抗体进行编码。该混合算法既可以利用免疫算法全局寻优的特点快速搜索到全局最优解或次优解附近,又可以采用BP算法避免在最优解和次优解附近发生震荡,对其进行局部优化,从而达到快速收敛全局最优解的目的。通过COMSOL分别构建平面边坡模型及三维立体模型,对其进行正分析计算,将计算的结果作为“实测值”,对地应力进行反演分析,并将IA-BP算法反演的结果与PSO-BP算法及多元线性回归算法的反演结果进行对比。结果表明：二维边坡模型下,IA-BP算法反演结果误差更小。三维模型下,IA-BP算法所得实测值与反演值之间的相对误差的绝对值为0%~10.64%（平均为3.39%）,PSO-BP算法所得实测值与反演值之间相对误差的绝对值为0%~48.39%（平均为6.93%）,多元线性回归算法所得实测值与反演值之间相对误差的绝对值为0.55%~121.95%（平均为21.87%）,通过对比可知,IA-BP算法整体反演结果精度最高。无论是平面模型还是三维模型,利用IA-BP算法反演出的结果与其他两种算法反演的结果相比,误差更小。将IA-BP智能算法运用到地应力场的反演研究中,可以为地下工程的建设提供依据。     

双江口水电站初始地应力场反演回归分析

初始地应力是岩土工程设计与施工所要考虑的重要因素之一.根据双江口水电站工程区域实际地质条件以及实测地应力资料,建立了能够反映研究区地貌、岩体结构的地质模型.采用快速拉格朗日计算程序FLAC3D对建立的三维地质概化模型进行计算,在实测点地应力值与计算得到的应力值之间建立多元回归模型,通过多元回归分析,求出最优回归系数.通过实测点的计算应力值与现场实测值的比较,两者在量值上相当且方向上接近,表明经过回归得到的地应力场是合理的,为双江口水电站地下厂房的开挖模拟及长期稳定性分析提供了合理的三维初始地应力场.     

双江口水电站初始地应力场反演回归分析

初始地应力是岩土工程设计与施工所要考虑的重要因素之一.根据双江口水电站工程区域实际地质条件以及实测地应力资料,建立了能够反映研究区地貌、岩体结构的地质模型.采用快速拉格朗日计算程序FLAC3D对建立的三维地质概化模型进行计算,在实测点地应力值与计算得到的应力值之间建立多元回归模型,通过多元回归分析,求出最优回归系数.通过实测点的计算应力值与现场实测值的比较,两者在量值上相当且方向上接近,表明经过回归得到的地应力场是合理的,为双江口水电站地下厂房的开挖模拟及长期稳定性分析提供了合理的三维初始地应力场.     

多元多方程地应力反演与工程应用研究

在分析某水电站地下厂房区工程地质条件以及实测地应力的基础上,借助有限元计算工具MATLAB,对各影响因素共同作用下的三维地质模型进行了计算。通过分析各测点的实测值与回归值之间的数值关系,建立了多元回归模型,求出最优回归系数,从而获得初始地应力场的分布规律。首次考虑了各应力分量之间的联系与相互独立性,得到了更合理的应力场分布。结果显示实测点处地应力的计算值与实测值吻合较好,表明经过回归得到的地应力场是合理的。     

复杂工程地质体地应力场智能反演

地应力是地质构造和自重共同作用在地质体内形成的原始应力,是影响工程稳定性和灾变失稳的重要因素.由于受漫长的地质构造作用和地质演化,地应力场随时间和空间变化,由此使准确反演地应力场造成困难.以金川矿区为工程背景,借助地应力测量结果,开展工程地质体的地应力场反演研究.首先,建立矿区工程地质体三维数值模型,并采用正交数值分析和遗传规划算法,建立地应力与岩体参数和侧压系数的函数关系;然后,根据实测的地应力值与计算的地应力值之差平方和最小为优化目标,建立工程地质体的地应力场反演优化模型.采用遗传算法求解,获得矿区岩体参数和侧压系数;最后,将其代入数值模型进行正分析由此获得初始地应力场.通过4个测点地应力测量值与反演值对比分析可知,反演地应力的最大误差为16%,最小误差仅为0.62%.研究结果表明,地应力智能反演方法可用于复杂工程地质体的地应力场反演,且获得的地应力场满足地质工程分析所需要的精度.     

冻土导热系数骨架模型研究

为研究冻结过程中土、水和冰三者之间的相互关系,建立了基于冻土骨架的导热系数计算模型.骨架模型由土骨架和冰骨架,以及土、水、冰三相之间的相互关系构成.当温度降低至起始冻结温度时,远离土颗粒的孔隙水最先冻结成冰核;随温度降低,冰核逐渐扩张形成贯通的孔隙冰骨架,冻土中的未冻水则存在于土骨架与冰骨架之间.根据球缺接触的土骨架理想化模型,提出了土骨架与冰骨架相互独立,土骨架与未冻水、冰骨架与未冻水相结合的混合传热模式,建立了饱和冻土的复合传热模型及冻土的导热系数模型,计算得到0℃以下冻土的导热系数理论值.分别将导热系数理论值与Johansen法计算值、混合流法计算值和瞬态法的测试结果进行对比,结果表明,复合传热法的计算值处于Johansen法和混合流法的计算值之间,其整体计算精度优于Johansen法,且计算值与实测值相对误差在10%以内.     

两级蒸发冷却空调机组的模拟分析

分析能耗分析软件EnergyPlus中兰州地区气象文件和蒸发冷却模型,得到机组各段效率和进出口温度值.采用该软件对兰州地区管式间接-直接两级蒸发冷却空调机组进行模拟,将模拟值和实测值对比发现间接段和直接段效率误差均在3%以内.该机组的能耗分析表明,机组COP值达11.9,远远低于传统空调机组能耗.     

用于轨道不平顺复现试验的驱动试验谱生成方法

建立了基于多体动力学理论的位姿反解模型,利用Matlab/Simulink求解得到驱动试验台作动器运动的试验谱。建立了转向架试验台简化三维模型,以所生成的试验谱作为输入信号,通过SolidWorks Motion运动学分析,得到轨道不平顺复现值。将复现值与实测数据进行对比,验证了轨道不平顺复现试验谱生成方法的正确性。在转向架试验台上进行了试验验证,轨道不平顺三项参数的试验值与线路实测值相对误差均在5%以内,可以实车应用。     

农田排水及氮素流失过程模拟

为了了解农田排水及养分流失特性,利用DRAINMOD-N模型对湖北漳河灌区水旱农田地下水位变化及地表径流氮素流失过程进行了模拟.结果表明:水田和旱地地下水位逐日实测值与模拟值的相关系数分别为0.817和0.849,效率系数分别为0.209和0.582,相关性较好.另外,农田排水氮素流失模拟值与实测值非常接近.水稻田地表排水铵态氮流失量要高于硝态氮,旱作硝态氮流失量远远高于铵态氮.水田和旱地硝态氮模拟的相对误差分别为8.35%和5.45%,铵态氮的相对误差分别为10.99%和14.11%,都在允许误差范围内.     

基于线性导轨传动的双扩展示车设计

双扩展示车为厢型半挂式拖车,主要包括五个部分:主车厢体、伸缩厢、液压系统、电控系统以及通风系统。主车厢体内载主、副两个伸缩厢,伸缩厢配有外接、车载两套液压驱动系统,由液压泵驱动的齿轮齿条机构和线性导轨组成的传动机构实现伸缩厢双侧连续稳定的展开。展开时厢体两侧由液压撑脚缸支撑,实现展示车的稳定运行。     

大建筑空调房间稳态气流特性模拟

以某美术馆D展厅为研究对象,采用计算流体力学的方法对大空间建筑室内气流组织分布进行模拟,CFD的模拟计算采用基于有限容积法的软件Phoenics 来完成,模型为高雷诺数的k-ε两方程紊流模型,采用SIMPLE算法.在离散过程中,采用交叉网格.通过CFD模拟值与现场实测值进行比较,考察模拟值与实测值趋于一致的程度,并分析室内气流温度场和速度场的分布特点.对空调系统节能和大空间建筑设计优化有一定指导意义.     

改进支持向量机的管网状态模型

为了解决供水系统优化调度的管网模拟问题，提出了一种基于改进支持向量机（SVM）的宏观关系模型.利用支持向量机推求管网节点水头和供水泵站供水量、供水压力的非线性关系.考虑了样本数量的不平衡性，引入权重因子.在结构风险最小化准则的目标函数中适当加大峰值和谷值样本误差的权重.还考虑了模型参数选择问题，建立了能应用于实际预测的参数选择方法.经杭州市实例计算表明：改进的支持向量机算法提高了测点在峰值压力和谷值压力时的拟合精度，模型95%以上测压点数据的相对误差都在±5%以内，4个测点的平均绝对百分比误差分别达到0.96%, 0.99%, 1.86%和2.06%.     

基于穷举搜索法的地下岩土热物性参数分析

地下岩土热物性参数测量的准确性影响地埋管换热器设计的合理性,进而影响地源热泵系统初投资和运行性能。文章利用穷举搜索法结合参数估计方法对热物性参数组合值进行全域搜索,并获得地埋管循环水温度测量值与模型计算值之间的方差和最小值,通过模拟验证该方法计算结果的可靠性,并与优化方法计算结果对比分析。结果表明:穷举搜索法可以确定较为准确的热物性参数值;优化方法仅确定的导热系数具有可靠性,相对误差小于1%,但钻孔内热阻和容积比热计算结果相对误差可达到70%以上,可信度较差;在实际工程中,优化方法所得的导热系数的值与穷举搜索法所得的值接近,但钻孔内热阻相对偏差最高可达41.42%,相对应的容积比热相对偏差最高为67.98%。     

等离子喷涂过程数值计算与实验研究

应用流体控制方程、传热传质方程、粒子输运方程、Maxwell电磁场方程建立多场耦合数学模型,研究普通等离子喷枪内外的流场特性.计算中考虑等离子气体的电离与复合反应,以及非局域热平衡效应,在此基础上,采用新的三维模型分析气流中粉末颗粒的速度和温度分布,并与DPV2000诊断系统测量值进行对比,结果显示二者的相对误差小于10%.分析结果表明：颗粒的速度和温度在喷涂距离70～90 mm范围内同时达到最大,可选择此范围为最佳喷涂距离.颗粒的加热加速行为研究为其最终的沉积和扁平化奠定了基础,对工艺参数优化和喷枪结构优化提供理论指导.     

协调信号交叉口间路段上的车辆排队模型

为了描述路段上车流受上、下游信号交叉口影响而产生的集结与消散现象,通过分析协调信号交叉口间路段上的车辆排队演化过程,基于冲击波理论建立了车辆排队模型。为了验证模型的有效性,应用VISSIM交通仿真软件设计模拟方案,采集每辆车在上、下游检测器处的速度及其到达时刻,根据模型计算得到55个周期的排队消散长度和二次排队长度。结果显示,排队消散长度和二次排队长度计算值与模拟值的相对误差小于10%的周期分别占72.73%和85.45%。该模型可以用于估计协调信号交叉口间路段上的车辆排队长度,为交通控制方案的优化或调整提供理论依据。