心墙土石坝渗流场的无单元法模拟

在心墙土石坝渗流场分析中,经常会遇到浸润线发生在渗透性差别较大的心墙和堆石体之间,这种因两种介质渗透系数差别较大而形成的渗流场采用传统的有限元方法难以较好的解决。为此将无单元法应用于心墙土石坝工程的渗流分析中,提出了心墙土石坝渗流场的无单元法的解决方案,并采用IDL语言编制了可视化的二维无单元法计算软件LIDAREFM。利用该软件计算分析了心墙和堆石体渗透系数不同比值的渗流场分布。研究结果表明,当堆石体渗透系数与心墙渗透系数比值小于103数量级时,可以直接进行计算;而超过103数量级以上,需在粘土心墙和堆石体之间依次设置接触面区域和过渡区域,且接触面区域的渗透系数必须采用空间渗透张量,否则将出现错误的结果或迭代不收敛问题。     

基于遗传算法的BP神经网络电子系统状态预测方法研究

BP神经网络是一种应用面较广的神经网络,但存在明显缺陷:学习收敛速度慢,易陷入局部极小。遗传算法具有良好的搜索全局最优解的能力。为了提高BP神经网络预测模型在状态预测中的准确性,提出了一种基于遗传算法优化BP神经网络的状态预测方法.利用遗传算法优化BP神经网络的权值和阈值,然后训练BP神经网络预测模型以求得最优解,并将该预测方法应用到Buck输出电压平均值进行有效性验证。仿真结果表明,改进后方法具有较好的非线性拟合能力和更高的预测准确性。     

基于特性分析的改进BP神经网络短期电力预测方法

由于短期电力负荷、用电量受众多复杂的非线性因素影响,传统单一BP神经网络预测方法存在精度不高、收敛速度慢等问题。为了提高收敛速度和预测精度,根据影响因素特性将其分为长期、短期性影响因素,根据负荷、用电量曲线特性分别将其分为基准量和敏感量,并用决定系数法确定所需短期影响因素。应用遗传算法对BP神经网络的初始权值和阈值进行优化,将BP神经预测误差作为遗传算法的适应度函数,建立了基于特性分析的改进BP神经网络短期电力预测方法。选取中部某省2015—2019五年"迎峰度冬"期间数据进行验证,结果表明,该预测方法的精度和收敛速度都得到了提高。     

贮灰场渗流分析及ANSYS二次开发技术研究与应用

贮灰场或尾矿坝是属于专门水工建筑物。设计中一般要对其进行渗流分析。本文以ANSYS为平台解决渗流场问题，利用APDL语言进行计算程序二次开发用于渗流分析，并对一些关键性技术进行了研究。采用APDL语言编程，并以贵州某个已投入运行的贮灰场的饱和-非饱和渗流分析为例进行了对比计算，本文成果与该贮灰场设计单位的计算成果、实际渗流状态吻合。     

考虑非饱和区的土石坝渗流分析

土石坝的渗流场是由饱和与非饱和渗流区组成的统一体,由于受测定非饱和土渗流参数的试验设备限制,考虑非饱和区的土石坝渗流分析在实际工程中应用不多.本文根据国外实验室测定的体积含水量曲线,结合国外研究者提出的体积含水量曲线、渗透性函数的估算方法,在考虑非饱和区的情况下,对均质土坝的稳态渗流、瞬态渗流进行了分析与比较,得出一些粗浅的看法,以供探讨.     

基于BP神经网络的李家峡拱坝材料参数反演

利用神经网络模型对大坝材料参数进行反演 ,可避免建模因子的选择不当而造成的误差 ,精度较高。本文利用有限元模型建立神经网络的训练样本 ,采用BP神经网络模型对李家峡拱坝进行了坝体和坝基材料参数反演 ,最后以反演后的材料进行正向计算得到大坝的变形 ,并与实测变形对比 ,结果令人满意。     

混凝土坝渗流场与稳定温度场耦合分析的数学模型

混凝土坝中的渗透水流通过参与热量传递与交换而影响坝体温度场的分布,坝体温度场又影响渗透水流及混凝土的渗系数。本文从理论上分析了混凝土坝渗流场与稳定温度场相互影响、相互作用的机理,提出了混凝土坝渗流场与稳定温度场耦合分析的连续介质数学模型,讨论了该数学模型的有限元解方法,并给出了工程应用实例。     

复杂裂隙岩体天然渗流场反演分析

水电工程地形地质条件复杂,岩体中常发育有多组节理裂隙,由此造成岩体渗透特性在空间上呈现明显的分区、分带和各向异性的特征。基于大岗山水电站厂房和坝址区地形地质条件和岩体五组主要节理裂隙发育特性,建立三维有限元计算模型,采用二次规划反演法、裂隙岩体渗透张量分析法和自由面计算固定网格法进行分析,利用计算水位与钻孔实测水位的对比,反演出厂房和坝址区天然渗流场,确定了渗透参数和边界条件,为其他工况渗流场分析计算和渗控措施优化提供了基础参数和依据。     

基于流固耦合的永磁直驱风力发电机传热分析

海上的风力发电已经逐渐变成一种大趋势.大功率的电机对装置的散热要求很高,因此对电机进行温度场分析可以很好地指导电机冷却系统的设计.强迫水冷电机与自然风冷电机相比具有散热效果好、噪声产生少,以及使用寿命更高等优点.本文以一台外转子永磁直驱风力发电机组为研究对象,基于流固耦合和共轭传热的分析方法,利用 Αnsys软件对正常工作下的电机进行温度场分析,从而得到电机内部主要部件的温度分布.最终,通过对一台10MW外转子电机进行流固耦合分析,对比计算不同冷却水流速下的电机温升分布,得出冷却流体流速与电机温升的关系曲线,为电机冷却设计提供参考.     

轴流泵叶片流固耦合强度分析

为了综合考虑轴流泵叶轮工作时叶片真实的应力及变形状态,基于Ansys Workbench软件平台运用计算流体动力学分析软件CFX对轴流泵模型叶片进行了流固耦合数值模拟。比较并分析了两种泵轮转速工况下叶片的强度及刚度的不同,发现叶片根部有明显的应力集中现象,叶尖处有较大变形。结果表明：叶根部位为叶片危险截面,容易发生疲劳断裂;叶尖部位振动问题显著。     

基于流固耦合的电动汽车轮毂电机不同工况瞬态温度场分析

针对电动汽车轮毂电机在限定空间内散热难问题,以一台高功率密度永磁同步轮毂电机为例,选取典型过载爬坡、急加速和峰值转速三种行驶工况,采用流固耦合方法对永磁同步轮毂电机在电动汽车不同行驶工况下的瞬态温度场进行分析计算,在水冷结构基础上分析不同水道数量、水道宽度及冷却液流量对电机温度场及流阻的影响,并通过改进机壳结构,有效降...     

基于广义塑性模型的高心墙堆石坝反演计算分析

高堆石坝工程在填筑、蓄水和运行过程中,堆石料常经历复杂多变的应力路径,它所表现出的各向异性和颗粒破碎对其力学特性有明显的影响。采用现有的方法计算高堆石坝变形误差大,其主要原因是目前本构模型在反映堆石料的本质特性方面有待完善。本文构造了各向异性状态参量,定义了参考各向异性状态参数替代基于固定临界状态线的状态参数,可将各向异性、颗粒破碎、复杂应力路径的影响综合考虑到与参考状态线的相对空间位置中。基于参考各向异性状态参数,发展了考虑各向异性和颗粒破碎的堆石料弹塑性本构模型。最后,采用所发展的堆石料广义塑性模型MPZR对已建的糯扎渡高心墙堆石坝进行了应力变形有限元计算分析,并与堆石体内测点的监测值进行对比,验证了模型的可靠性和实用性。     

某大型汽轮机组旁排阀流固耦合特性分析

某1 750 MW大型汽轮机组在启动联调期间发生多起由振动引发的旁路调节阀（旁排阀）部件疲劳断裂情况,影响机组的安全运行。本文旨在揭示旁排阀流致振动机理及振动规律,为旁排阀结构优化和运行方式优化提供参考。通过对阀内介质流体动力学仿真分析,发现阀内介质存在明显的旋涡脱落和边界层分离现象,且随着阀门开度变化,流动特性发生显著变化。结合流体、结构动力学仿真结果及振动测试结果,开展了流固耦合综合分析。分析结果表明:阀内漩涡脱落激发的抖振是阀杆及连轴器断裂的主要原因,阀门结构优化改善了介质湍流及旋涡脱落程度,但是阀门在大开度下反复调节流量时,依然会激发阀杆及联轴器较高的振动水平;阀门大开度下激发的涡激共振是紊流罩破坏的主要原因。     

基于流固耦合的贯流式水轮机应力分析

结合不同流固耦合的求解特点和应用条件,在ANSYS Workbench中分别运用单向流固耦合和双向流固耦合的方法对国内某电站的贯流式水轮机在最高水头、设计水头和最小水头三种工况下的静应力和动应力进行了计算分析和比较。结果表明:各种工况下,转轮的最大静应力和最大动应力均出现在叶片根部与轮毂连接处,最大位移均出现在叶片外缘,且叶片位移从根部到外缘逐渐变大;导叶的最大静应力和最大动应力位于根部,最大位移位于外缘。与转轮相比,导叶的应力和位移值都较小。转轮和导叶的最大静应力和最大动应力的最高值出现在最高水头工况。静应力最高值远小于材料的屈服极限,而动应力最高值则达到了材料屈服极限的79%,说明使转轮结构产生破坏的原因不是静应力,而可能是动应力的作用。     

基于多目标优化的黏土心墙坝变形协调分析

为了研究黏土心墙坝的变形协调性质,提出了大主应力、心墙应力水平、坝体最大沉降、心墙沉降变化率和振动密实时间这5个参数作为评价指标,并以某黏土心墙坝为例开展了三维有限元计算,结合所提出的评价指标和评价方法对坝体变形协调性质进行了具体分析,主要结论如下:(1)各评价指标与坝壳料相对密度D_r之间存在显著的函数关系,对各函数进行归一化处理可得到各指标的功效函数,设定各功效函数的权重,通过加权平均的方法得到评价最优坝壳料D_r的目标函数;(2)不考虑施工成本时,通过各单个指标所确定的最优坝壳料D_r差异较大,范围为0.49～1.0;基于多目标最优化目标函数确定的最优坝壳料D_r范围为0.78～0.81,较为合理且满足设计规范;(3)384 m高程考虑施工成本时,若采用等权重分配方案,最优坝壳料相对密度D_r为0.783,需振动历时90 s。所提出的多目标优化分析方法对坝体建造有指导意义。     

基于变形和稳定的高心墙堆石坝抗震性能分析

为保证高烈度地震区高心墙堆石坝的安全运行,需要进行抗震性能分析。变形和稳定是抗震性能分析的两个重要评价内容。文章同时考虑高心墙坝材料参数及地震荷载的不确定性,采用地震易损性分析方法,基于坝顶相对震陷率和累积滑移量两个性能参数,进行抗震性能分析。首先基于拉丁超立方抽样方法,选取多组材料参数样本,并进行随机组合,然后对大坝分别施加若干条地震动,分析其在不同强度地震水平下的地震响应,进而对大坝进行易损性分析,最终得到大坝两个不同性能参数在不同性能水平下的地震易损性曲线和概率,成果可为高心墙坝的抗震设计、加固或维修方法提供参考。     

基于反应谱法的重力坝有限元等效动应力响应分析

提出了由有限元法得到的振型求船振型内力及振型等效应力,并根据反应谱法理论求解重力坝等效动应力响应的分析方法.本文对四个在建或拟建的重力坝,用悬臂梁反应谱法和有限元等效应力法分别进行了计算,比较了坝体几个典型部位等效动应力响应.结果表明,在坝体体型有突变的地方,有限元等效应力法相较悬臂梁法所得值有明显的增高,更敏锐的反映出了应力集中对坝体垂直动应力的影响.本文提出的方法简单易行,比悬臂梁反应谱法更能反映坝体体型的影响.     

基于COMSOL的母线板多物理场耦合仿真分析

随着电力工业的快速发展,母线作为汇集、分配和传送电能的装置,广泛应用于各电工领域,但由于其流过电流较大,其温升发热问题不容忽视,该问题涉及到电磁场、温度场、流场及位移场等多物理场的综合应用。为了更好地研究其发热散热问题,采用COMSOL Multiphysics多物理场直接耦合分析软件,基于有限元理论,在考虑设备几何形状和材料物理特性影响的基础上,对母线板进行三维建模,分别在瞬态和稳态情况下对母线板进行电—热—力耦合场分析,电—热—流耦合场分析,研究母线板的温度、电流密度分布规律和由于热膨胀引起的形变大小,最后加入层流,分析在考虑气流冷却效应时母线板的散热情况,并对仿真结果进行研究分析。