悬移质挟沙能力水槽实验方法探讨

水流挟沙能力是研究悬移质泥沙输移的核心问题之一.对不均匀泥沙,由于细颗粒调整的滞后性,传统循环水槽实验较难获取悬移质与河床泥沙相对应的输沙平衡条件,需要大量精度不高的浓度测量和无法避免细沙在系统中循环影响实验精度.本文通过改进水槽进口加沙和增加出口过滤系统,并采用不平衡淤积方式逼近平衡输沙进行实验和研究挟沙.实验得到从...     

泥沙颗粒级配对高速水流空化空蚀的影响

在小型循环式水洞中试验研究了非黏性沙颗粒级配对高速水流空化空蚀的影响。首先,在循环式水洞内筒中配制8种泥沙小于某粒径不同重量百分比(P<2%、12%、33%、47%、56%、70%、86%、100%)的挟沙水样,用红外测沙仪测定了挟沙水样的含沙量。利用压力数据采集系统实时量测了泥沙小于某粒径不同重量百分比P下水洞工作段(空化区、空蚀区)的压力;其次,试验采用不同强度混凝土试件,在相同含沙量S、小于某粒径不同重量百分比P的工况下,进行历时4 h的空蚀破坏试验。试验结果表明：在含沙量S=12 kg/m³,喉部流速V=38.6 m/s条件下,空化区测点压力随小于某粒径重量百分比P的增大而降低,促进了空化的发生;空蚀区测点压力则随小于某粒径重量百分比P的增大而升高,增强了空蚀的强度;混凝土试件强度相同时,混凝土试件的空蚀量随泥沙小于某粒径重量百分比的增大而增加;保持含沙量S和小于某粒径重量百分比P不变,高强度(f_cu=17.8 MPa)混凝土试件的抗空蚀能力明显比低强度(f_cu=13.7 MPa)试件高。     

挟沙水流中空泡溃灭的实验研究

利用高速摄影方法观测了挟塑料沙水流中不同流速、不同含沙量工况下由电火花生成的空泡的溃灭过程,分析了水流流速对空泡运动形态的影响。     

沙棘柔性坝对水流影响的野外试验研究

沙棘柔性坝是在砒砂岩地区沟道拦截泥沙的一种有效生物措施.本文通过野外试验,研究了沙棘柔性坝对水流的阻滞作用,探讨了沙棘柔性坝各种植参数对沟道水流水位及流速分布的影响.试验结果表明,沙棘柔性坝的存在增大了沟床的糙率及水流的阻力,可在坝前形成一定长度的壅水段,减小流速和水流的剪切力,有利于泥沙淤积;不同的种植参数(种植方式、种植密度和柔性坝坝长等)对水流的阻滞作用不同,对水流的阻滞作用影响最大的种植因子是柔性坝的坝长,其次是植物密度和种植方式.这些结论在砒砂岩地区沟道治理过程中,对于沙棘柔性坝生物工程的栽植可提供定性的指导与参考,但是沙棘植物柔性坝生物工程布置的具体定量数据还需进一步的探讨与研究.     

桥墩局部冲刷三维地形及水流结构特性试验研究

本文开展不同水流条件下单、双墩绕流冲刷试验,基于SFM方法实现冲刷地形三维重构,并使用粒子图像测速技术获取桥墩绕流二维流场,定量分析水流结构与冲刷地形之间耦合关系。结果表明：（1）通过运动摄像重构技术可实现冲刷地形三维重构,冲刷坑为不规则倒置圆锥体,模型前方及两侧冲刷深度最大,后方呈凸起形态。（2）随水流强度增大,坑深与坑径均线性增大,坑后沙堆长度与高度均增大,沙丘“尾鳍”夹角减小。冲刷坑面积与体积均随水流强度增大而增大,且随坑深增大呈开口向上抛物线趋势增大。（3）剪切应力下切作用将形成较深冲刷坑,位于桥墩两侧大尺度流向涡向下游延伸,促进冲刷坑后方倾斜凹槽形成。尾涡分离弱化,挟沙能力降低,桥墩下游出现泥沙堆积。     

旋流排沙渠道体型优化的正交数值试验方法和应用

为优化多泥沙河流引水渠道内的泥沙级配,实现泥沙分选的效果,提出了一种新型旋流排沙渠道。基于数值模拟与模型试验结果,采用正交数值试验方法,以分流比与排沙洞典型断面的流速为目标函数,优化了旋流排沙渠道的关键体型参数,对比分析了体型优化前后旋流排沙渠道的水沙特性。结果表明,正交数值试验设计能有效提升结构的优化效率,获得具有良好性能的旋流排沙渠道。当渠道来流量为30 L·s^-1时,优化体型的排沙耗水量较原体型减小21.5%,分流比减小4.6%,排沙洞出口断面最大流速增大10.8%,水流的挟沙能力增强,在排沙洞内形成更有利于泥沙运动的旋转水流条件;体型优化前后的旋流排沙渠道对粒径为0.075～3.0 mm泥沙的总体截沙率分别高达90%和88%,表明旋流排沙渠道具有良好的排沙特性,且优化体型排沙洞内的泥沙淤积量较原体型减小61.8%。本成果可为这种新型旋流排沙渠道体型优化和其在引水渠道等工程中的应用提供参考。     

非均匀悬移质泥沙弥散速度本构方程

天然河流中泥沙由非均匀颗粒组成，泥沙的非均匀性对于水沙运动和河床演变过程具有重要影响。然而目前非均匀悬移质泥沙研究中很少考虑不同粒径颗粒相互作用，颗粒相互作用对非均匀沙悬浮的贡献仍不明确。本文旨在建立非均匀悬移质泥沙弥散速度本构方程，其可反映非均匀泥沙悬浮的主要力学机制。首先，基于固液两相流理论，建立非均匀沙挟沙水流的两相流方程，充分考虑不同粒径颗粒相互作用力，并推导挟沙水流两相浑水方程以避免相间作用耦合复杂的问题。其次，为封闭两相浑水方程，引入弥散速度的概念，建立非均匀沙各粒径组弥散速度本构方程，揭示非均匀沙悬浮本质上是浑水紊动、颗粒自身作用、其他粒径颗粒作用三种作用共同影响的结果。最后，基于非均匀沙弥散速度本构方程得到非均匀悬移质泥沙的输沙方程，分析非均匀沙浓度垂线分布规律，将其应用于明渠恒定均匀流中，计算的非均匀沙浓度垂线分布与实验数据能较好地吻合。相对于均匀沙公式，在浓度相对较高、粒径差异大的条件下，非均匀沙公式的计算值与实验值符合得更好，进一步验证了非均匀沙弥散速度本构方程能够从力学本质上反映不同粒径颗粒相互作用对颗粒悬浮的影响机制。     

长江河口水流运动对悬沙分布的影响

由于河口地区水流的往复运动,水流结构在涨落过程中不断变化,直接制约悬沙的分布。本文应用ECOMSED模型模拟长江河口的水流、悬沙动态过程,揭示悬沙在水流运动过程中的分布变化规律。结果表明:长江河口区域悬沙浓度主要受径流与潮流作用的影响;随着径流来流量或潮差的不断增大,悬沙浓度呈增大趋势,高悬沙浓度区域外边界逐渐向外扩展,高悬沙浓度区域面积不断扩大,而增大幅度则逐渐减小;落潮过程高悬沙浓度区域范围较涨潮过程平均向外扩展0.06‰;涨潮过程高悬沙浓度区域范围存在缩退的现象。     

高含沙水流挟沙力计算公式研究

基于现有各家水流挟沙力计算公式不能直接用于高含沙水流挟沙力计算的状况 ,本文引入宾汉切应力 ,并运用能耗原理建立了新的高含沙水流挟沙力计算公式 ,并利用大量实测资料进行了验证 ,验证结果表明 ,本文建立的高含沙水流挟沙力计算公式比现有各家公式概念清晰 ,与实测资料更为符合。     

长江上游水流挟沙力与含沙量比值的变化规律北大核心CSCD

水流挟沙能力与含沙量的相对大小是判断河床冲淤的主要指标。本文基于长江上游主要干支流控制性水文站2010—2020年实测水沙资料,采用张瑞瑾水流挟沙力公式,分别计算了各站的水流挟沙力,在此基础上分析了水流挟沙力与含沙量比值(S^(*)/S)的变化规律。结果表明:除部分位于库区水文站小流量时S*/S小于1外,其余S^(*)/S均大于1,表明长江上游河道总体呈不饱和输沙状态;除金沙江向家坝站外,其余各站S^(*)/S随流量均呈先增加后减少的趋势,存在一个极大值点;2013年以后长江干流朱沱站和寸滩站同一流量条件下S^(*)/S较2013年前偏大,而沱江富顺站和涪江小河坝站2013年以后同一流量条件下S^(*)/S较2013年前偏小。研究成果对认识山区河流输沙特性、提升河道冲淤演变的预测能力等具有一定的参考价值。     

高含沙水流泥沙组成调整模式探讨

以低含沙水流泥沙组成与调整模式及钱宁等提出的高含沙水流两种极端模式为基础，讨论了高含沙两相紊流情况下泥沙组成与调整的机理,提出了泥沙平均粒烃随含沙量的变化模式等新概念，并用黄河干支流的资料进行了验证。     

考虑电热耦合效应的配电网潮流计算

线路电阻会随着线路温度的变化而变化,这使得电网周围的环境因素对电网潮流分布产生影响。文中计及线路温度、线路电阻和潮流的相互关系,建立了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算模型,在该模型中,线路电阻作为状态变量,不再是一个常数。针对该模型的复杂性,对常规基于前推回代法的配电网潮流计算进行了扩展,将线路热平衡模型嵌入到前推部分,在迭代过程中动态更新线路温度、电阻和潮流,简单高效地实现了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算。IEEE 14节点和118节点配电网算例分析表明电热耦合效应对配电网潮流有较大的影响,基于恒定电阻的潮流计算可能产生较大的偏差。     

黄河干支流洪水冲刷初步研究

本文在高含沙洪水冲刷规律探讨的基础上,进一步对黄河干支流洪水冲刷河床的力学机理进行了分析,建立了非恒定水流冲刷深度与来水来沙与河道边界条件的关系,并用黄河干支流资料进行了讨论与验证,该公式为无量纳形式,考虑因素简单,计算方便,适用于所讨论区域的低含沙与高含沙洪水主槽的冲刷问题,可以估算供水时主槽的最大冲刷深度。     

综合能源系统能流计算方法述评与展望

能流计算是综合能源系统分析与优化工作的重要基础。由于广泛涉及电/气/热/冷等多种能源形式耦合,综合能源系统能流计算面临诸多挑战。文中从确定性能流计算和不确定性能流计算2个角度系统性地归纳总结了现有研究成果,对其基础理论、数学模型及求解方法等进行全面评述并分析对比了其优缺点。其中,确定性能流计算旨在根据已知信息求解系统在某一确定工况下的运行状态,并从稳态计算和动态计算2个方面进行论述;不确定性能流计算以确定性能流计算为基础,旨在基于不确定因素的影响获取系统状态量的分布特征,并从概率能流、区间能流和模糊能流3个方面进行论述。最后,结合综合能源系统未来发展要求对能流计算的研究方向进行了展望。     

具有PV节点的配电网常Jacobian矩阵潮流算法的分析比较

随着配电网实时监控要求的不断提高,有必要寻找一种既能建立常Jacobian系数矩阵以提升其收敛速度,又能满足病态条件下方程有解而不至于发散的潮流计算方法。该文基于牛顿-拉夫逊法的极坐标形式,从复功率方程出发,忽略功率方程迭代过程中影响相对较小的负荷功率,把PV节点电压的实部、虚部线性拟和为幅值,建立了完全常数项的Jacobian矩阵。对常Jacobian矩阵的适应性进行了详细的论证且得到了实际算例证实,证明本算法提高了计算效率并显著降低了内存需求;该算法无须解耦,不受R/X数值大小的影响,具有出色的收敛性     

基于萤火虫算法的无人机组网多径路由算法

针对无人机自组网节点能量有限、移动快、数据多造成网络 QoS 下降的问题,提出将改进的萤火虫算法融入到多径路由 中形成萤火虫多径路由算法(AOMDV-FMRA)。 首先为减小速度对路径稳定度的影响,在路由发现过程中引入边界评价因子以 适应拓扑变化,再根据路径上节点的负载信息,对反向路由进行选择。 最后将能量评价参数映射到萤火虫算法中对收集到的路 径能量信息进行处理,作为流量分配的依据。 实验结果表明,与 AODV、AOMDV 相比,在节点速度高、网络流量大的环境中,算 法在端到端时延、网络生存时间、投递成功率、路由开销方面,均有良好性能。     

潮流计算收敛性问题研究综述

阐述了研究电力系统潮流不收敛问题的重要意义,分析了潮流计算不收敛的两种可能性:潮流病态和潮流无解,然后分别从这两个方面进行了综述。文中通过对已有研究方法的比较,总结了其中的不足,并提出几点建议完善潮流计算不收敛问题的研究,最后指出了以后的研究重点。     

Transient energy dissipation of resistances and its effect on power system damping

The transient energy flow method is a newly proposed method for locating the sources of low frequency oscillations and shows good performances in tests and actual applications. It is found in previous work that resistances in networks or loads may produce transient energy and exhibit as oscillation sources. In this paper, the transient energy dissipation of resistances and its effect on power system damping is studied. The transient energy flow into a resistance is generally non-conservative but whether it is dissipative is indefinite. A resistance may dissipate or produce transient energy. However, the relationship between system damping represented with the real-part of the eigenvalue and the total energy dissipation is definite, and an equation describing the relationship is obtained in simple power systems. Transient energy dissipation is an indicator of the damping of a component. When a resistance dissipates transient energy, it is beneficial to system damping, otherwise it is detrimental. The results are verified with simulations and explanations for constant impedance loads at different locations having different effects on damping are given.     

涡街流量计在蒸汽流量测量中的应用

介绍了涡街流量计基本原理,并分析了流场形状变化对仪表常数的影响以及流体上游、障碍物产生的干扰对仪表的影响。