现代调水工程的水力控制理论

介绍了现代调水工程水力控制的研究目的和意义,主要研究的8个课题:管道水击、明渠非恒定流、明渠冰过程、变速泵和闸门的自动控制、系统故障和泄漏检测、系统辨识、规划设计和运行优化及计算机数字三维仿真等。介绍了计算机数字仿真系统的组成,各子系统的研究内容及功能。最后介绍了4项水力控制新技术,包括:基于多功能自动调节堰井的低压输水技术,增大电机转动惯量防止液柱分离技术,适应水击控制的多喷孔套筒式调流阀技术,控制输水管道瞬态液柱分离的空气阀调压室技术。     

调水工程系统的水力控制仿真及参数的优化

本文将现代控制理论与数字仿真技术相结合，建立了包括管道、泵站及前池等明渠输水系统的水力控制状态模型，并运用神经网络理论对参数进行优化。在数字仿真平台上对所建立的调水工程全系统进行了动态仿真模拟，通过对实例的优化仿真模拟证明：该仿真模型对调水系统具有良好的调节和控制性能，实现了输水系统水力控制过程动态仿真的可视化；神经网络理论的应用也使系统参数得到优化。     

调水工程水力控制综述

调水工程水力控制是一门新的交叉性学科,是一门研究采用工程措施和运行方法对系统内水流的运动实施控制的学科。本文介绍了该学科的理论体系、主要研究内容。论述了相关理论的国内外研究现状、进展,存在的问题,包括管道水击、明渠非恒定流、冰水力学、系统故障和泄漏检测技术、以及大系统的优化设计和运行最优化、地理信息系统、现代计算机数字三维仿真等。介绍了调水工程水力控制形成发展的历史,提出了几个值得关注的发展新方向和建议。     

利用混合实时仿真器测试HVDC控制与保护

介绍使用实时数字仿真器RTDS对HVDC控制和保护系统进行测试。为获得高精度的阀触发脉冲和高频下的仿真性能，采用了先进的混合HVDC实时仿真器。其中，HVDC换流器采用传统的物理模拟装置，直流系统和并联的复杂交流系统均采用实时纯数字仿真，由RTDS仿真器实现。该混合实时仿真器被选择用于中国天-广HVDC工程。基于HVDC控制和保护系统的测试，文中给出了新的混合实时仿真器的结构实现方法和性能校验结果。与EMTDC计算机仿真结果比较，HVDC控制和保护系统的性能得到了校验。     

虚拟现实技术在水情水调中的应用

通过对水情水调系统中工况监视模块的任务分析，提出在该部分采用虚拟现实技术，构建相应的三维仿真系统。根据数字高程模型（DEM）、计算机辅助设计（CAD）图、实景照片等数据建立三维模型，基于开源项目开发场景编辑软件和实时运行系统，实时运行系统使用OpenSceneGraph来管理场景和实时渲染，重点解决大地形建模和水流流态的模拟技术，达到了较好的应用效果。     

喷灌工程树状管网水力计算的计算机实现

通过对喷灌工程树状管网水力计算分析，将CAD、Excel、数字图形、工程布置与计算机操作相结合，探索了管网水力计算的计算机实现方式，分析了喷灌工程的水力计算的数据流程。管网水力计算要素数据的自动采集后，只要根据界面提示输入或调用自动采集的参数，计算机就可自动完成管网水力计算并输出用户需要的计算结果。     

三峡工程施工中的计算机仿真技术

三峡总公司在三峡工程二期混凝土大坝浇筑中开发了功能强大的计算机仿真系统，可以快速评价承包商作的施工总进度计划，对技术措施进行定量分析，快速比较多种浇筑方案，对影响混凝土施工的各种因素作敏感性分析，对工程进度进行实时控制，还可对浇筑过程进行三维动态显示等。三峡工程截流及围堰工程施工过程的仿真研究，基于可视化技术及计算机图形、图像技术、多媒体技术等，以三维动态方式生动逼真地展示了截流、围堰填筑施工全过程。     

紫坪铺水电站水力过渡过程数字仿真

针对紫坪铺水利枢纽工程水头变幅大，工况变化多且频繁的特点，对水轮机典型工况甩负荷水力过渡过程进行了数字仿真。建立了串联管连结处瞬变流计算数学模型，采用三维空间曲面的形式对水轮机特性进行描述和插值，开发了基于WINDOWS界面的水力过渡过程数字仿真软件。     

压力灌溉系统的水力计算有限元分析

本文提出一种高效的树状管网系统水力分析的有限元法，求解水泵，管道、管件、灌水器组成的整体工况，使具有６４０Ｋ内存的ＰＣ计算机能求解具有三级管网，节点多达６０００的系统水力计算问题，可供设计，运行管理与仿真应用。     

抽水蓄能机组水压力控制的数值研究

高水头抽水蓄能电站一般为长管道多机组的复杂系统，机组上游压力即蜗壳水压力对机组的控制极为重要。现提出用原有调速器作为压力反馈环节进行压力控制，来完善关闭规律的方法，在计算机上用数字仿真的方法说明其有效性，最后还讨论了调速器参数对控制效果的影响。     

数字流域三维虚拟仿真系统综述

近年来,虚拟现实技术在我国得到了快速的发展,并应用于各行各业。文中主要综述三维虚拟仿真系统在以三维可视化和仿真模拟为目标的数字流域实时仿真系统中的应用。     

南水北调中线北京段输水系统数字三维视景仿真

为直观形象的展示南水北调中线北京段输水系统，运用视景仿真技术，建立了包括北京段管涵、水工建筑物和周围景观在内的数字三维虚拟场景，并实现了整个系统的虚拟漫游。     

黑河流域虚拟仿真系统建设

结合黑河流域的特点,以数字高程模型和二维GIS数据为基础,利用VRMAP三维开发平台,采用三层架构体系,在黑河水量调度管理信息系统中构建了黑河流域虚拟仿真系统.系统采用GIS图层控制方式管理场景内容,以灌区和干渠为表现重点,在全流域范围内进行了水量调度中最重要的实时河道水量演进模拟,进一步促进了虚拟现实技术在水利工程中的应用,丰富了"数字黑河"的内容.     

灯泡贯流泵装置的优化水力设计

采用CFD理论应用Fluent软件对某低扬程泵站灯泡贯流泵装置进行了三维湍流数值模拟及其优化水力设计,并采用透明流道模型试验验证了该优化设计.研究结果表明:灯泡贯流泵进、出水流道的控制尺寸及过流边界的形线对贯流泵装置的水力性能具有较为明显的影响;借助于三维湍流数值模拟方法可逐步优化其水力性能,且在设计流量下工作时的流道水力损失可控制在较小的范围内.前置灯泡贯流泵装置具有更好的水流条件,其水力 性能优于后置灯泡贯流泵装置.采用数值模拟得到的贯流泵装置流道的内部流态及其水力损失与流道模型试验得到的结果基本一致,表明采用数值模拟方法得到的灯泡贯流泵装置优化水力设计的结果是可信的.     

基于OSG平台的坝区三维模拟系统设计

为了快速高效地生成最优化的数据模型,流畅逼真地进行水利工程三维场景渲染,在大坝三维可视化建模中使用OSG（Open Scene Graph）程序来开发一种坝区三维模拟及漫游演示系统,该系统的三维渲染将使坝区场景更直观更真实。研究表明：OSG程序已具备对高性能渲染、海量地形数据库及多通道的支持,OSG平台在坝区三维模拟系统设计中应用前景相当广阔,在坝区三维模拟可视化研究的重要性日益突出。     

基于应力-渗流-损伤耦合模型的重力坝三维水力劈裂数值模拟

裂缝的高压水力劈裂是混凝土高坝安全评估的重要部分。目前,重力坝水力劈裂的数值模拟绝大多数是二维的,对于坝体上游面经常出现的竖直裂缝的三维水力劈裂的数值研究几乎为零。本文提出一种应力-渗流-损伤耦合模型,用于混凝土重力坝三维水力劈裂的模拟。采用该耦合模型,模拟了一个内置裂缝的圆柱体试件的水力劈裂,数值结果与试验结果吻合很好,验证了所提耦合模型的合理性。在此基础上,采用该耦合模型,进行了国内某混凝土重力坝三维水力劈裂的模拟,数值模拟得到的损伤区域与设计院根据安全监测实测结果得到的范围基本吻合。研究结果表明:本文耦合模型可以方便、有效地进行重力坝三维水力劈裂的模拟,评估表面裂缝的危险程度。     

数字水库系统在陆浑水库的研究与应用

数字水库是原型水库的虚拟对照体,陆浑水库从日常管理工作的方法及内容入手,利用当前尖端的3S前沿技术及虚拟仿真技术,开展了一系列对水利工程设施、功能机制等方面进行动态监测管理的研究,展示了水库智能信息化建设在陆浑水库管理方面的发展进程,论述了"数字水库系统"在工程管理工作中的重要作用.     

分岔管道三维湍流水力特性数值模拟

建立了分岔管道水动力学的计算模型,求解三维贴体坐标系下水流控制方程。计算中采用修正的k-ε湍流模型,应用有限体积法离散方程,物理变量采用同位网格布置,控制体表面上各变量的值用界面动量插值法计算,速度-压力耦合计算采用SIMPLEC算法。本文应用该数值模型模拟了三维弯道水流的水力特性,并与模型试验实测值进行了比较,结果吻合较好。最后应用该数值模型预测了35°分岔管道连接区域三种流动情况的水力特性。