三峡升船机平衡重滑轮结构拓扑优化设计

为了解决三峡升船机平衡重滑轮腔体内焊接支撑块脱落导致异响问题,建立了以结构柔度最小为优化目标的拓扑优化模型,基于ANSYS对滑轮结构进行拓扑优化设计并对模型进行重构,得到了最终优化模型.对比分析了优化前后结果,表明优化后的滑轮总重与优化前的比值为0.91,所受最大应力比值0.852,所受最大位移比值0.94.通过优化结...     

数字图像处理在结构优化结果提取中的应用

结构优化结果的提取和应用主要考虑如何有效地将优化结果转化为可用的CAD模型,实现CAE和CAD之间的数据共享和模型转换。基于数字图像原理提取轮廓范围及像素点坐标,根据相邻点坐标计算离散曲率,并根据曲率值对构件的边缘形状进行分类,得到拓扑优化结果。该方法提高了拓扑优化结果的精度和可用性及提取的效率,减少了人为因素的干扰,提取的模型更符合实际,有助于更好地理解和分析拓扑优化结果,对拓扑优化后处理的结果提取轮廓重构及成果应用有一定参考作用。     

泵房结构拓扑优化设计

为了获得更加安全、经济的泵房结构设计方案,构建了泵房结构拓扑优化数学模型,提出了两阶段式拓扑优化求解策略。首先在ANSYS平台上对泵房主体结构进行拓扑优化,获得结构最优拓扑形态;然后对拓扑结果进行适应性处理,开展工程强度、刚度及稳定性的泵房结构工作性态复核。案例优化结果表明,经优化后的泵房结构总体积较原方案减小13.7%,且优化设计方案各项指标满足规范要求。     

考虑多升压站与障碍区的海上风电场集电系统拓扑优化

集电系统作为海上风电场的重要组成部分,其内部海缆的选型与网络连接直接影响到其运行经济性。针对海上风电场集电系统拓扑经济优化问题,为获取兼顾工程实际性和经济性的拓扑结构,首先对集电系统中海缆的避障、升压站的进线限制和海缆交叉规避进行了分析,并针对含多升压站和障碍区的集电系统拓扑优化问题,提出了求解最小拓扑生成树的改进prim算法,平衡了各进线集合的风机数量,从而保证了海缆选型的有效性。在此基础上,以总经济成本最小为目标,提出了集电系统拓扑经济优化模型。鉴于模型的非线性与高度复杂性,将原模型转化为含经济优化模型和拓扑优化模型的双层优化模型,模型采用遗传算法和改进prim算法进行迭代求解。以汕头海域深水海上风电场实际项目为例进行验证分析,结果表明：该方法能有效求解含多升压站和障碍区的集电系统拓扑优化问题,优化结果在海缆总长度和总经济成本方面分别较现有方法下降了9.91%和9.04%,算法的求解精度得到了提升。     

桁架结构拓扑和布局优化发展综述

从优化模型的建立和求解算法的研究两个方面对桁架结构的拓扑、布局优化的发展历程和研究现状进行综合评述。按照发展的先后,将以基结构法为基础的优化模型根据设计变量的不同分为3类,同时描述了非基结构法的拓扑布局优化;将求解算法分为传统的数学求解和智能化的全局寻优求解两部分。对桁架结构的拓扑布局优化在实际工程中的应用进行了总结,指出了结构拓扑、布局优化在理论研究、工程应用和软件开发等方面的研究方向。     

深孔弧门三维拓扑优化应用研究

当前拓扑优化在水工闸门中的应用均为二维平面内的拓扑优化设计,未涉及闸门空间拓扑形式的问题。针对此,以某水电站工程深孔弧形钢闸门为例,基于连续体拓扑优化方法中的变密度法进行深孔弧门三维拓扑优化的应用研究,采用有限元软件对拓扑结果进行数值分析,并与工程中常用V型二支臂结构形式进行对比。结果表明采用三维拓扑优化得到的弧形闸门支臂最优拓扑构型为Y型树状结构,且在满足局部稳定要求前提下构建的箱型截面树状支臂结构承载能力满足规范要求。与规范中常用V型支臂结构进行对比分析,结果表明,拓扑优化的树枝状支臂结构整体位移减小15.8%,最大应力减小15%且整体分布更加均匀。三维拓扑优化方法可以应用于深孔弧形闸门的结构优化设计当中。     

基于ANSYS的三支臂弧形钢闸门拓扑优化布置

基于拓扑优化理论,以结构最大刚度为目标函数,采用ANSYS拓扑优化功能对三支臂弧形钢闸门进行了布置优化,得出了三支臂弧形钢闸门的合理结构布置形式.并结合实例对优化成果进行了静动力分析比较.结果显示,拓扑优化后的闸门结构,其强度、刚度及稳定性都有一定的提高,优于原始布置结构.此方法可以为水工钢闸门结构布置创新提供一定的参考.     

农村集中供水工程规模与结构协调优化研究

为了对农村集中供水工程的规模和结构进行优化,研究采用遗传算法等方法建立了农村供水工程规模优化模型,并模拟拓扑结构分析供水水流流经的水库与管线运输网络,进行了结构化特征分析。结果显示,模型可以有效规划供水工程的建设年份和规模,形成梯度式的规模规划;同时最大限度地降低建设成本。模拟拓扑分析显示,管网弹性值为4.10 h,可以有效地指导维修工作。平均化弹性值为1.95 h。研究可以为农村集中供水工程的优化提供指导。     

风波流多环境海上漂浮式风力机张力腿平台动态特性

平台结构是漂浮式海上风力机安全运行的基础保障。采用边界元并结合多体动力学方法,分析了张力腿（Tension Leg Platform,TLP）漂浮式风力机平台结构,研究了平台结构在频域和时域运动响应变化及漂浮式平台在多种不同海洋环境条件下风、波、流联合作用,与波浪载荷独立作用时的运动响应进行了比较,得出平台结构在时域中的动力响应及张力腿结构张力变化情况。结果表明：漂浮式平台在频域变化范围内,运动响应主要集中在低频部分,绕射力对漂浮式海上风力机TLP平台的作用力不能忽略;海洋环境载荷较小时,风、波、流联合作用比只有波浪运动响应强烈,而随着海洋环境载荷增强,波浪作用越来越大,对漂浮式平台运动有着重要影响;风、波、流联合作用运动响应标准差大于只有波浪作用,平台偏离平衡位置更加剧烈;张力腿最大张力随着海洋环境载荷增强逐渐增大,每根张力腿张力标准差都是以相同的趋势递增。研究结果对海上张力腿平台结构设计与优化具有很高的参考价值。     

淮安市清隆桥泵站空箱挡墙拓扑优化设计研究

基于拓扑优化设计理论和方法，研究空箱挡土墙结构优化设计问题。以清隆桥泵站进水侧空箱挡土墙为例，以挡墙应变能最小为目标函数，以挡墙结构体积、强度、抗滑稳定、抗倾覆稳定等为约束条件构建拓扑优化计算模型，实现了对空箱挡土墙的结构优化及轻量化设计。利用有限元软件对优化后的结构进行稳定性复核，结果表明空箱挡土墙结构的强度、抗滑稳定、基地应力等指标均满足要求，验证了拓扑优化结果的可靠性，为挡土墙结构优化设计提供参考。     

平底型与反拱型水垫塘动水荷载对比试验研究

水垫塘结构是影响高坝泄洪消能的关键,优化水垫塘底板型式对有效地增加底板稳定性和减小动水荷载至关重要.平底型和反拱型底板作为两种常见的水垫塘结构型式被业界广泛采用,但关于两者的动水荷载特性对比研究尚不多见.基于白鹤滩水电站1:50整体模型,采用物理模型试验的方法对比了平底型和反拱型水垫塘在时均压强和脉动压强方面的特性.结...     

Simulation and optimization of an experimental membrane wastewater treatment plant using computational intelligence methods

The optimization of relaxation and filtration times of submerged microfiltration flat modules in membrane bioreactors used for municipal wastewater treatment is essential for efficient plant operation. However, the optimization and control of such plants and their filtration processes is a challenging problem due to the underlying highly nonlinear and complex processes. This paper presents the use of genetic algorithms for this optimization problem in conjunction with a fully calibrated simulation model, as computational intelligence methods are perfectly suited to the nonconvex multi-objective nature of the optimization problems posed by these complex systems. The simulation model is developed and calibrated using membrane modules from the wastewater simulation software GPS-X based on the Activated Sludge Model No.1 (ASM1). Simulation results have been validated at a technical reference plant. They clearly show that filtration process costs for cleaning and energy can be reduced significantly by intelligent process optimization.     

水光互补能源基地的多时间尺度优化调度

针对以往水光互补中长期优化调度中未考虑光伏逐时出力的波动性而导致弃光现象严重的问题,建立了以年、月、日为调度周期,逐步递进的水光互补优化模型。该模型采用基于POA的模拟优化算法,建立多时间尺度下的系统发电效益目标,引入光电消纳度量方法,最终确定梯级水电调度方式。以澜沧江西藏段水光互补基地为例,引用3种具有代表意义的典型水文年进行实例分析。结果表明,本调度方式在保障水电效益的基础上,有效提高了平水、偏枯典型年中的光电消纳率,实现了水光系统发电总效益的提升。     

C语言开发水工CAD软件的初步探讨

本文以四联杆双悬臂平而翻板闸为例，介绍了C语言开发专业软件(闸门CAD)的开发思路及一些编程技巧．并着重介绍了如何利用优选法推求流量与水深的关系、可供水工CAD软件开发者参考。     

强人类活动平原地区河网提取中的流路强化方法

我国北方强人类活动平原地区的水资源问题越来越严峻,基于分布式水文模型的水循环模拟是流域水资源研究的基础,其中基于DEM的河网水系提取是基础环节。平原地区由于沟谷发育不明显,且人工河道和沟渠众多,流域汇流结构支离破碎,常用的河网提取模型往往很难得到正确的结果。本文借助已有的主要干流数字化河网水系,提出了流路强化处理方法,用于对平原地区的DEM进行预处理,经过处理后的DEM输入河网提取模型,可以得到流路正确、且河网密度更精细的河网水系拓扑结构,为分布式水文模型的高精度水文单元划分奠定基础。该方法在强人类活动干扰的典型流域——海河流域进行了应用,对比了流路强化处理前后的河网提取结果,表明该方法是一种方便、快捷、高效的处理方法。     

地震作用下坝后式水电站厂坝连接形式对比研究

为应对近几年西南地区坝后式水电站建设遇到的复杂坝址条件和强震给厂房稳定性带来的影响,以厂坝连接形式优化比选为目标,采用有限元法建立了金沙江中段某坝后式水电站的三维有限元模型。在校核洪水位工况和地震工况下对比了平缝相靠、整体连接和平缝灌浆三种不同的厂坝连接方案给过缝钢管及厂房结构受力特性带来的影响。结果表明:厂坝整体连接和平缝灌浆方案下过缝钢管和厂房上下游墙的应力和变形要明显小于平缝相靠方案,其中校核洪水位工况下整体连接方案钢管的最大轴向和环向应力分别只有平缝相靠方案的19%和17%,地震工况下厂房的变位也在承受范围内,且其更利于厂房和坝体通过联合作用达到钢管的均匀受力,因此推荐为采用的厂坝连接形式。     

A Modified Constrained State Formulation of Stochastic Soil Moisture for Crop Water Allocation

In response to uncertainty in crop water allocation, several methodologies have been proposed in the literature, most of them considering rainfall as a stochastic variable affecting soil moisture. A methodology considering uncertainties both in irrigation depth and soil moisture is more realistic for irrigated crops as developed here using an explicit stochastic optimization model. This new work is based on an earlier constrained state formulation which did not consider the irrigation depth as stochastic. In constrained state formulation methods, the first and second moments of state variables are developed considering the uncertainties which are then used as constraints in an optimization model. In contrast to alternative methods that are dynamic programming-based, the proposed optimization method can be solved using standard nonlinear optimization tools. Performance of the proposed model is evaluated for the case of two different crops, winter wheat and barley. Model verification is performed by comparing the results with simulation results. The model is quite acceptable and shows considerable improvement over analogous models.     

计算机三维仿真技术在水利工程中的应用

本文介绍计算机虚拟仿真技术在水利规划和设计中的应用思路及所开展的研发工作。通过在水利工程应用,探索计算机虚拟仿真技术的应用途径。采用当今最优秀的视景建模软件MultiGen Creator和实时驱动软件Vega配以高性能图形工作站,结合ArcGIS、MicroStation、AutoCAD构成了基本的仿真工作平台,为技术人员提供可视化分析虚拟环境。     

Stability analysis of the fluttering and autorotation of flow-induced rotation of a hinged flat plate

This work describes investigations performed on the interaction of uniform current and freely rotating plate about a fixed vertical axis. Fluttering and autorotation are two different motions that may ...     

Phenomenological model for torsional galloping of an elastic flat plate due to hydrodynamic loads简

This study investigates the torsional galloping phenomenon, an instability type flow-induced oscillation, in an elastic stru-cture due to hydrodynamic loads into the water current. The structure applied here is a rectangular flat plate with an elastic axis in its mid-chord length. The elasticity is provided by torsion spring. The flat plate has only one degree of freedom which is rotation in pure yaw about its axis. It is observed that as the current speed is higher than a critical velocity, the flat plate becomes unstable. The instability leads to torsional galloping occurrence, as a result of which the flat plate begins to yaw about the elastic axis. By testing two different chord lengths each with several torsion spring rates, the flat plate behavior is investigated and three different responses are recognized. Then, a phenomenological model is developed with the original kernel in the form of the van der Pol-Duffing equa-tion. The model explains these three responses observed experimentally.