三维悬沙模型及河岸边界追踪方法Ⅰ-泥沙模型

建立了无结构、z坐标网格上的三维悬移质泥沙数学模型,为保证计算的守恒性,泥沙输运方程使用有限体积法求解;为使泥沙模型的求解对水流模型的求解不形成附加的稳定限制条件,泥沙输运方程使用亚循环分步模式离散。使用了垂向亚网格技术,使垂向网格能实时地贴合和追踪自由水面和床面,相对于传统的z坐标网格提高了计算精度;同时,在垂向亚网格技术中,为避免因泥沙冲淤产生的垂向小尺度网格对计算时间步长的限制,提出了垂向网格融合技术对底层网格进行处理。借助直壁复式明渠、异重流潜入的水槽实测资料对模型进行了检验,计算结果与试验资料符合良好。     

基于无结构、σ坐标网格的半隐式三维水沙数学模型Ⅱ-验证

将文章Ⅰ建立的平面无结构、垂向σ坐标网格上的三维自由水面水沙数学模型与几个类似模型进行了比较,并从水流、泥沙两个方面对模型进行了验证。借助天然感潮河道水流运动实测资料对水流模型进行了测试,采用净冲刷实验、梯形断面丁坝局部冲刷实验资料和天然潮沟冲刷现场观测资料对泥沙模型进行了验证,计算结果与解析解、实验资料和天然观测资料符合良好,表明本文模型能较准确地模拟实验水槽及天然河流中的水沙运动。     

基于无结构、σ坐标网格的半隐式三维水沙数学模型Ⅰ-算法

针对天然河流水域边界不规则的特点,提出了平面无结构、垂向σ坐标网格上三维自由水面水沙数学模型的基本框架。模型基于压力分裂模式和θ半隐算法建立,求解分为两步,第一步求解一个关于自由水面的二维Poisson方程,获得水位和临时流场;第二步求解一个关于动水压强的三维Poisson方程,获得动水压强场并用它来校正临时流速场。在构造动水压强三维Poisson方程时借鉴了BOM模型方法,而在自由水面处理上摒弃了其内外模分裂方法,因而模型不受模式分裂方法中一致性问题的影响。在三维水流模型的基础上建立了悬移质泥沙模型,采用欧拉-拉各朗日方法（ELM）求解控制方程中的对流项,使模型计算的时间步长不受CFL稳定条件限制。     

等效三维一致黏弹性边界单元及其在拱坝抗震分析中的应用

基于大型结构分析软件ADINA,提出了等效三维一致黏弹性人工边界单元以及在该边界上实现波动输入的方法和技术.将其应用于国内某高拱坝的坝体.地基-库水系统的地震反应分析,研究大坝在三向地震荷载作用下的动力响应,并与传统无质_垦地基模型的计算结果进行对比.结果表明地基辐射阻尼有效降低了坝体的地震响应,该方法应用方便且具有良好的计算精度和稳定性.     

间接矩阵变换器-异步电机调速系统边界圆限定模型预测控制方法

本文提出了一种适用于间接矩阵变换器-异步电机调速系统的边界圆限定模型预测控制方法。该方法基于图形边界限定模型预测控制思想,综合考虑网侧电流和电机定子电流需求,通过构造圆形边界作为限定,以电流误差保持在边界圆内时间最长为原则,预测出间接矩阵变换器的开关状态作为控制信号,从而均衡优化网侧与电机定子电流性能。仿真和实验结果表明,采用边界圆限定模型预测控制方法,间接矩阵变换器输入输出电流均为正弦,网侧功率因数接近于1,电机具有良好的动静态性能。与传统模型预测方法相比,采用本文提出的方法,在各种工况下网侧电流与电机定子电流THD均下降,实验结果表明网侧电流的THD降低了19.6%,电机定子电流的THD降低了18.5%。     

考虑弯道环流影响的平面二维水沙数学模型(Ⅱ)——模型的验证

运用Chang的S型弯道断面流速分布和中性物质浓度分布,及实际河道的河床冲淤对修正后平面二维水流运动方程和悬移质不平衡输沙方程进行验证,并与修正前的模型进行比较.模拟结果发现修正后模型计算结果较修正前模型计算结果与实测值符合更好.表明二次流项及横向输沙项的加人能更有效地模拟出弯道处的环流水力特性及横向输沙特性.     

考虑弯道环流影响的平面二维水沙数学模型(Ⅰ)——模型的建立

弯道环流是影响河道断面流速、含沙量分布及河床冲淤的重要影响因素.一般的二维水流数学模型没有考虑弯道环流对断面流速及横向输沙的影响,本文在深度平均的平面二维k-ε紊流数学模型中加入反映弯道引起的二次流及横向输沙附加项,对平面二维水流运动方程和悬移质不平衡输沙方程进行扩展,使之能更准确地模拟出弯道处流速及含沙量的断面分布情况.     

长河段二维水流模型参数的合理选择

针对河道较长的天然河段,建立了简捷、高效,基本满足精度要求的数值流场计算模型,为相应河段的河床冲淤计算和适航性研究提供了必要的数值模拟基础;并在率定相应参数的同时,总结了不同Courant数以及无量纲涡粘性系数对计算结果的影响。     

剖面二维水沙数学模型及其初步应用

本文运用SIMPLE算法,考虑自由表面情况,建立了剖面二维水流泥沙数学模型.文中系统地介绍了自由水面网格自动调整、SIMPLE算法在剖面二维水沙运动模拟方面的应用等关键技术,提出了相应的水沙近底边界条件,实现了水流运动的动态显示,并将模型初步应用于小浪底水库坝前剖面水沙运动的模拟.     

长江重庆河段平面二维非恒定水沙数值模拟

本文针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件,考虑悬移质和推移质运动,采用有限元方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及引入符合重庆河段水沙特点的悬移质挟沙力公式和推移质输沙率公式,对现有三峡库区数学模型进行了改进,并利用重庆河段正态模型试验和原型观测资料对模型进行了验证。结果表明,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好。     

时间变态对悬移质动床模型河床变形相似影响的研究

河工动床模型时间变态常影响试验结果与原型的偏离程度。本文在前人研究基础上,首先分析了产生时间变态的原因及对悬移质动床模型相似的影响。然后通过长江上荆江河段悬移质动床模型,分别开展了三组时间比尺对河床变形相似影响的试验。其结果表明,时间变态程度对河床冲淤变形相似有直接影响。     

岸边排放污染物浓度场三维浑水水质模型研究

本文建立了考虑泥沙吸附和泥沙冲淤对污染物输移扩散影响的岸边排放污染物浓度场三维浑水水质模型,并模拟了三峡库区涪陵磷肥厂排污口附近的总磷浓度场。浑水水质模型的计算结果与传统清水水质模型的计算结果以及实际观测的结果之间都作了对比,结果发现在同一来流和排污条件下,两种模型计算得到的沿水深平均的污染物浓度场分布比较接近,而沿水深方向的污染物浓度分布有比较明显的差别。与实测结果的对比分析表明：浑水水质模型的计算结果比传统清水水质模型更接近实际,更准确的反映了污染物浓度沿水深方向的分布特征。     

Persistent tracking and identification of regime‐switching systems with structural uncertainties: unmodeled dynamics,observation bias,and nonlinear model mismatch

This work focuses on tracking and system identification of systems with regime‐switching parameters, which are modeled by a Markov process. It introduces a framework for persistent identification problems that encompass many typical system uncertainties, including parameter switching, stochastic observation disturbances, deterministic unmodeled dynamics, sensor observation bias, and nonlinear model mismatch. In accordance with the ‘frequency’ of the parameter switching process, we divide the problems into two classes. For fast‐switching systems, the switching parameters are stochastic processes modeled by irreducible and aperiodic Markov chains. Because accurately tracking real‐time parameters in such systems is not possible because of the uncertainty principles, the effect of parameter switching is evaluated on their average by the stationary distribution of the Markovian chain and estimated by the least squares algorithms. We derive upper and lower bounds on identification errors, which characterize how identification accuracy depends on the earlier uncertainty terms. When the system parameters switch their values infrequently in a probabilistic sense, their values can be tracked based on input/output observations. Stochastic approximation algorithms with adaptive step sizes are used for such systems. Simulation studies are carried out to demonstrate that slowly varying parameters could be tracked with reasonable accuracy.Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

考虑河岸植被影响及变形的河流形态数值模拟研究

本文基于已有正交贴体坐标系下的二维水沙模型,考虑河岸植被影响因素,引入植被压力源项,修正水流动量守恒方程;并结合实际提出简单易行的非黏性土崩岸技术,提高计算效率。利用改进模型模拟概化河流演变过程,结果表明改进后模型能较好模拟边岸植被影响下河流演变过程,从而为进一步研究河型转化过程及其控制因素变化规律提供数值模拟手段。