河工模型断面垂线流速自动测量系统的研制

针对目前河工模型试验测量断面垂线流速还需要通过人工定位测量的问题,开发研制出具有全自动功能特征的断面垂线流速自动测量系统。测量系统结合二维平面自动定位测桥,自动三维地形仪等先进技术,在将断面地形的测量数据用于垂线流速测点定位的基础上,增加了断面水面边界的测量,既为流速传感器定位范围提供依据,也为后续计算提供依据,同时采用多流速传感器快速定位同步测量的方法,在实现大面积流速同步测量技术上有所突破,解决了人工测量定点速度慢、效率低的问题,适应了模型试验发展需求,提升了河工模型试验研究水平。     

河工模型跟踪式数字流速流向仪的设计与研制

为更好地同步测量河工模型含沙水流的流速和流向,设计研制了一种新型跟踪式数字流速流向仪,其由流向自动跟踪装置和旋浆流速检测仪2部分构成。已有的旋浆流速测量仪器已较为成熟可靠,在此设计研制了流向测量仪器,主要采用了步进电机机电一体化与数字电路技术,并采用阻抗式传感器进行信号转换。给出了逻辑电路原理框图,介绍了电路分析、元器件的选用以及仪器的率定方法。率定与应用结果表明,研制的跟踪式数字流速流向仪适用于较大含沙水流的泥沙模型及清水模型,并能够自动跟踪测量流向和流速,为模型试验提供了一种新型的流速流向测量仪器。     

智能水表在河工模型中的应用

 深圳河口河工模型因占地面积较大,干、支流进口较多且位置分散,不仅给供水系统的布置带来很大困难,而且使得模型设备投资较大。为了解决经费不足带来的压力,要求模型所用流量计既要满足测量精度又要价格低廉。为此,在模型试验研究中首次采用了水表流量计（简称水表）。该水表是一种速度式仪表,具有起动流速低、测量范围宽、重复性好、结构简单、使用操作及维修方便且价格低廉等优点,并具有很好的性价比。水表安装使用时采取了相应的完善措施,经过试验运行表明,该水表满足河工模型试验中的测量要求,并取得了较好的应用效果。     

河工模型断面水面边界激光快速扫描测量

针对河工模型大范围断面垂线流速的自动采集系统对水面边界快速测量的需要,研制出了一种基于激光扫描原理的水面边界快速测量装置,该装置采用高分辨率线阵式CCD和激光三角法原理,实现了模型断面水面边界的快速扫描测量,并已成功应用于河工模型大范围流速同步采集与应用示范项目中。该方法具有测量速度快、精度高、无接触等优点,是河工模型水面边界快速测量很好的解决方案。     

河工模型试验测量与控制系统

本文介绍了一套先进的、大型的、综合的水利河工模型试验测量与控制系统，该系统成功地应用于国家“八五”重点科技攻关项目，内容包括监测监控系统、计算机流量自动控制、水位自动控制以及流速、水位、波浪及拉压力等多点同步采集与处理系统。     

河工模型水下地形激光自动测量系统的开发

河工模型试验中水下地形测量精度是非常重要的,介绍了一种新型高精度水下地形测量系统。系统依靠平面定位机构的精准定位,利用激光测距传感器良好的准直性、高精度和对目标无干扰的特点进行水下地形测量,借助基于LabVIEW开发的信号采集程序实现自动连续测量。实践证明,系统操作简单、运行可靠、精度高。该系统水平定位精度0.01 mm,测量精度±1 mm。     

河工模型试验测量与控制系统

本文介绍一套先进的、大型的、综合的水利河工模型试验测量与控制系统，该系统成功地应用于多项国家“八五”重点科技攻关项目，内容包括监测监控系统、计算机流量自动控制、水位自动控制以及流速、水位、波浪及拉压力等多点同步采集与处理系统。     

运动恢复结构多视角立体重构在河工模型地形测量中的应用

动床地形的准确、快速测量对于河工模型试验具有重要意义。采用运动恢复结构三维地形重建(SfM-MVS)方法对某河工模型动床地形进行测量,并与传统测针地形测量法进行对比。结果表明,SfM法可以成功获取大面积动床冲淤地形,但所测高程与测针法之间存在系统偏差;这种偏差可利用测针法结果进行修正,使测量结果达到或接近河工模型试验规程所规定的精度要求。SfM法对于地形变化较平缓区域偏差较小,地形变化剧烈区域偏差较大,且难以通过系统修正得以改善。在实际地形测量中建议采用SfM法与传统测针法相结合,测针法可重点对床面变化较为剧烈处开展测量,弥补SfM法对局部地形测量存在的不足。     

基于DPIV的河工模型试验流速数据处理与分析

利用水流运动的基本规律,对DPIV测量结果中的错误信息进行了判别和剔除;以MATLAB为工具,采用流体运动的连续性方程、Kriging方法等对剔除错误信息后的有效数据进行离散数据点的网格插值,可得到全流场以及各个量测断面的流速分布;利用计算水力学理论,进一步探讨了流线、等流速线、涡度和涡线等流场特征参数的计算方法。     

变态河工模型中的水流阻力相似分析

通过钱塘江河口闻家堰河段水文测验资料,得到了该河段的水流阻力损失的构成、各种阻力损失的大小以及该河段的河床糙率系数,同时对变态河工模型中的糙率相似问题进行了深入探讨.理论分析和模型验证结果表明,河工模型在几何相似满足的前提下,只需满足河床糙率相似,即可基本满足模型中水流阻力的相似问题.     

河工模型变态问题研究进展

对河工模型几种变态问题及其对水流运动、泥沙运动和河床变形的影响进行了回顾与评述 .几何变态对顺直河段、弯曲河段和分汊河段的水流运动影响程度是有差别的 .几何变态对推移质和悬移质泥沙运动的影响也不一致 .应根据实际情况选择合适的几何变率 .时间变态对水流运动和河床变形的影响十分复杂 ,时间变率应受到严格控制 .     

实时流场测量系统在河工模型试验中的应用

流场实时测量系统VDMS(以下简称VDMS),是运用数字摄像与粒子跟踪测速技术(PTV)研制开发的表面流场大范围同步测速与监控系统。该系统可快速方便地得到模型试验范围研究区域内的流场、断面流速分布及单个或多个测点的流速矢量变化过程,提高了试验的精度和效率。     

河工模型三维地形测量系统的研制

 针对目前常用的电阻式地形仪存在的问题，介绍了一种新型的河床模型三维全自动地形仪。该仪器采用超声测量原理实现了水下地形的无接触快速扫描测量，采用阻抗原理实现了洲滩、边滩、浅滩的地形测量，有效提高了测量速度，并减小了对河床的扰动影响。系统采用灵巧纵向行走机构和适当的计算机控制方式，使测桥纵向行走自如。系统能自动完成三维地形测量、断面图形显示、等高图和三维地形图的绘制 。     

大型河工模型分布式表面流场测量系统研制及应用

在河工模型试验中, 粒子图像表面流场测量方法得到了广泛应用。研制了一种新型分布式表面流场测量系统,该系统采用局域网组网与光纤传输相结合,通过POE千兆交换机与高清智能一体化工业摄像机相连,显著降低了布线复杂度,具有系统传输距离远、布设简单、集成度高、可扩展性强等优点。系统具备可视化全自动采集、可视化错误矢量剔除、导出多种数据格式,生成流场等值线图、流线等功能。在系统研制基础上,提出了一种对粒子图像表面流场测量系统进行精度检测的新方法,通过精确控制匀速旋转平台模拟水流运动,将表面流场测量系统实测数据与旋转平台上各点精确数据进行对比检测,检测结果表明,研制的表面流场测量系统测量误差小于5%,已在长江河口模型等多个大型河工模型中得到成功应用。     

核子密度仪在河工模型地形制作中的应用

为保证小浪底库区模型试验中地形模拟的进度与质量,引进了Mc-3型核子密度仪,实现了现场快捷、准确地检测模型沙的湿密度、干密度、含水量等。与环刀法的对比试验结果表明:在核子密度仪中加入修正值后,与环刀法检测结果的偏差明显减小,模型地形检测的速度、精度得到了提高。     

应用优选法配制河工模型沙

本文应用优选法多因素方法中的步长加速法配制河工试验模型沙,它较之传统的筛分配沙及试算配沙方法具有省工、省时、计算速度快、精度高的优点。本方法经动床模型试验实际配沙验证,均获得令人满意的结果。     

河工模型阻力相似的研究

本文以长江葛洲坝工程宜昌工地的坝区泥沙模型为例,研究了模型水面线相似、糙率、阻力沿横向分布等的相似问题以及模型是否处于阻力平方区间题等。通过研究,认为阻力相似是河工模型的重要相似条件,但是较大比尺的正态模型一般并不处于阻力平方区,不能达到理论上严格的阻力相似要求。在此情况下,通过验证试验,只要做到模型与原型基本相似,水面线的偏离处于要求范围内,流速沿断面的分布基本上与原型一致,这样就可以保证试验成果的可靠性。     

河工模型试验的自然模型法

自然模型法是一种比較新颖的横型試驗方法。它的基本原理、相似标准以及試驗步骤与一般的动床模型試驗有一定的区別。利用这种試驗方法来研究河床演变过程,特别是游荡性河床演变过程,在苏联有相当成熟的經驗,并且获得不少学者的重视。最近黄河下游河床演变的研究,在苏联專家罗辛斯基和赫尔杜林的指导下,也采用了自然模型法。但总的說来,用这种方法研究河床演变过程問題,畢竟还不多,因此,本文特就我们所了解的自然模型法的一般概念和試驗步骤作一个簡單的介紹,以供有关同志参考。     

新型潮汐河工模型测控系统

本文介绍了一种改进的新型测控系统，系统充分利用了现代微机的性能，集控制与采集于一机，软件均用Ｃ语言编制，有一套完整的测控与成果整理程序。以图形化的监视方式，将控制过程的跟踪轨迹，实时地显示在屏幕上；并采用多页图形技术，把控制与采集数据分页显示，可随意切换屏幕画面，及时观察运行状态。木系统的水位采集用并行输入方式，流速则采取主从方式。以８０３１单片机作为流速传感器的软件计数器，再以串行多机通讯方式，把数据传送给主机（ＩＢＭ—２８６—４８６）。操作简便，效率较以前系统大为提高。