二次沉淀池淹没式穿孔出水管的水力计算

二次沉淀池要求均匀出水、尽可能减少和避免悬浮固体进入出水中。三角堰出水形式由于受多种因素的影响，往往不能作到均匀出水，使悬浮固体易在高堰负荷时进入出水中，影响了二次沉淀池的出水水质。淹没式穿孔集水管出水方式则可以有效避免三角堰出水的许多缺点，有效提高出水水质。主要介绍了二次沉淀池淹没式穿孔出水管的水力计算方法     

图像分析粘性细颗粒泥沙絮体孔隙初探

以细颗粒含量较高的滇池底泥为例,利用SEM图像分析法和统计学方法,研究了粘性细颗粒泥沙絮体孔隙大小、形状及孔径分布,同时探讨了絮体孔隙大小及孔径分布与絮体沉速之间的关系.实验结果表明:粘性细颗粒泥沙絮体孔隙一般属于毛细管孔隙,孔隙投影面的形状近圆形;自然状态下絮体孔隙孔径近似呈对数正态分布;加入絮凝剂后,呈对数偏态分布;絮体沉速与絮体孔隙的大小和孔径分布具有较强的相关性.     

敞开式分离鳃沉淀池试验

为比较分离鳃在沉淀池中不同布置形式下的水沙分离效果,对敞开式分离鳃沉淀池进行了静水与动水的沉降试验。试验结果表明:分离鳃均匀悬挂在沉淀池中的布置形式,水沙分离效果要好于靠近溢流口布置和远离溢流口布置两种形式。敞开式均匀布置分离鳃沉淀池在静水沉降时出水浊度随时间变化包含浊度迅速减小与浊度缓慢减小两个阶段;在动水沉降时,水力负荷对浊度变化有很大的影响,水力负荷愈小,该沉淀池的出水浊度值愈小,而当水力负荷达到一定值时,则与普通沉淀池处理高浊度浑水的效果一样,故可以通过控制水力负荷,得到不同的出水浊度,实际应用中选择一个合适的水力负荷是确保出水质量的一个重要条件。     

基于高分辨率遥感图像的船只纹理研究

 为实现长江流域有关部门对江面目标船只进行管理,及满足对特定时段、特定区域的船只类型、分布和数量进行监控的需求,开展了基于高分辨遥感图像计算机自动提取船只纹理的研究。选择了相应的统计学指标作为评价因子,利用强大的IDL作为开发工具,实现了船只纹理研究的专项功能。通过目视解译对计算结果进行验证,结果表明选择指标合理,所有纹理因子中,熵、梯度和相关性最能反映纹理特征,并存在着一定的相关性。     

考虑絮凝作用的辐流式二次沉淀池的三维数值模拟

为研究絮凝作用在幅流式二次沉淀池中的变化规律,本次研究采用Ghadiri模型模拟絮团的破碎机理,通过UDF自定义聚集核心相关函数,运用RNG k-ε紊流模型、Mixture混合模型以及考虑速度差、布朗运动和紊动强度的聚合模型,对考虑絮凝作用的辐流式二次沉淀池,在不同的入流速度和入流温度的工况下进行了三维数值模拟。结果表明:絮凝作用对辐流式二次沉淀池的沉淀效率影响显著,高温入流更有利于污泥絮团的生长,入流速度选取在0.02~0.05 m/s之间时更利于提高沉淀池的利用效率。     

低温低浊重度污染地表水化学除磷工艺的研究

针对低温低浊地表水化学絮凝沉淀除磷工艺中絮体颗粒碰撞机会少、极限沉降速度慢等问题,经试验表明:适当的生化污泥载体和混凝剂优化,可以实现絮凝沉淀池的稳定运行。混凝剂选用聚铝铁,相比原聚氯化铝(PAC),可明显提高絮凝效果,絮体沉速提高约30%～40%,出水总磷达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水标准,同时改善了排泥脱泥的效果。     

膨胀土裂隙的量化手段与度量指标研究

为了对膨胀土的裂隙进行定量分析,利用远距光学显微镜对膨胀土试样进行观测,观测的图像经图像处理软件进行合适的灰度处理,计量裂隙所造成的暗色区域所占面积比例或灰度熵。通过对重塑膨胀土中的裂隙发展变化进行动态、定量的观测,认为裂隙图像的灰度熵可以较好地表征裂隙的发育发展程度,且土体处于裂隙不发育状态,其灰度熵越小,反之,土体裂隙越发育,其灰度熵越大。     

黄河高浊度水的絮凝形态学特性

在黄河泥沙高浓度悬浊液中投加阳型高分子聚合物进行沉降试验时，借助电镜观察、图像分析技术与“分维”特征参数，探讨了不同絮凝阶段含沙高浊水絮凝形态学参数的变化规律。结果表明：分形絮体的粒径呈广义的正态分布；絮体自由沉速的变化规律不能用传统的Stokes定律解释；不同泥沙浓度对应的絮凝形态学特性的发展变化规律相似；理想絮体分形结构出现在絮凝过程的中间时段，此时，絮体粒度分布集中、密实程度高、孔隙率小、沉速快、分维值最大。     

新型机械絮凝斜管沉淀池沉淀区数值模拟与优化

以扬州市第一水厂的新型机械絮凝斜管沉淀池为原型,采用标准k-ε湍流模型和Mixture模型,对其沉淀区进行三维数值模拟;同时分析了改变进水颗粒密度、进水口高度等因素对沉淀池沉淀区流态和沉淀效果的影响。模拟结果表明,当颗粒密度为1 050kg/m3时沉淀效果最好;增加进水口高度对池内水流流态的影响不明显,当进水口高度为1.2m时,出水速度最低,处理效果也较好;在沉淀区前增设配水槽,进水沿池宽方向分布更均匀,提高了水流稳定性,使沉淀池沉淀效果得到显著改善。     

岩石结构面网络模拟原理在节理岩体连通率研究中的应用

岩体结构面网络计算机模拟分析是近代计算机技术在岩石力学领域应用的一个重要方面．在工程实际中，岩体结构面的分布情况是极为复杂的．但从统计意义上讲，反映岩体结构面分布特征的几何参数则是服从一定的统计规律的．因此可以通过现场实地调查和室内统计分析，建立结构面几何参数的概率统计模型，进而应用蒙特卡洛随机模拟原理和方法，在计算机上求得表征结构面分布特征的节理网络图像．应用这一方法的有关成果已在李家峡、龙滩、小湾、三峡等工程中获得了大规模的应用．     

黏性泥沙不等速沉降絮凝的格子Boltzmann模拟

建立黏性泥沙运动的三维格子Boltzmann模型,对黏性泥沙不等速沉降絮凝过程进行全尺度直接数值模拟,从微观角度分析了泥沙颗粒不等速沉降形成的絮团特性和絮团成长过程。模拟结果与已有实验结果一致。模拟结果还表明,不等速沉降时不同泥沙浓度条件下形成的絮团若大小相近则沉降速度接近,但泥沙浓度对水体中泥沙总体平均沉速有明显影响,泥沙浓度越高,泥沙平均沉速越大,主要是因为泥沙浓度越大,颗粒之间越容易发生碰撞而形成更大、更多的絮团。     

砂石骨料分类系统的一种改进的深度学习研究

砂石骨料的分类对混凝土的生产有着重要的作用。采用一种轻量级卷积神经网络结构MobileNetV3对砂石骨料进行分类，对其网络结构添加一层卷积层和一层池化层以减少计算量并加快训练速度。在砂石骨料特征分布均匀的前提下，提出了一种基于概率最大值的砂石骨料分类方法，将图片分割成5×5总计25份，训练模型进行25次循环测试，计算每份图片对应砂石骨料累计概率最大值即为测试结果。与传统测试方法准确率进行对比表明，基于概率最大值法测试结果准确率更高，容错性更强。     

基于场应变的充填体与围岩组合模型循环加卸载试验研究

为模拟研究充填采场围岩破裂演变机理,设计了充填体与围岩组合模型,采用RLW-3000微机控制剪切蠕变试验机对不同种类岩石模型试样进行了不同侧压力条件下的循环加卸载试验;通过VIC-3D非接触全场应变系统同步监测模型试样损伤破坏过程,基于试验过程中应变场的演变,对组合模型破裂机理进行了分析。研究表明:充填体能够增强围岩的完整性及强度;组合模型的破裂经历了一个扩容的过程;不同侧压下循环加卸载应力-应变曲线形成多塑性滞回环,岩性越软滞回现象越显著;应变场在低循环荷载时近似均匀场,高荷载时在加载非均匀场与卸载均匀场之间变换,渐呈应变局部化特征;张拉应变区首先出现在强度比较低的充填体区域,并随荷载增大逐渐向两侧的围岩移动,充填体与围岩变形具有时空非同步性与破坏形式差异;不同种类围岩破坏形式不同,强度较低的呈剪切破坏,强度较高的则为拉伸破坏。结果表明场应变演变可较好地表征充填采场围岩破裂过程。     

基于红土微观分形纹理特征的反演研究

红土的微观结构十分复杂,为了解其微观结构与其物理参数之间的联系需要进行定量研究,利用遥感(RS)等现代空间信息技术来研究土体试样SEM图像,提取出不同种类的微观特征数据集合,对物理参数进行反演研究,是一种新型的方法。在云南红土微结构进行分析的基础上,利用ENVI对特定工况SEM图像进行预处理、分类并分别使用了非监督分类-ISODATA、监督分类-支持向量机、监督分类-人工神经网络,用所提取出数据与对照组数据进行变化趋势对比,相关分析等,选用最优分类方法提取微结构特征参数。同时,将分形理论与纹理结合尝试构建红土的分形纹理,并分别基于ENVI与MATLAB提取出特定工况下红土的分形纹理特征参数。随后,基于上述两类微观特征参数对物理参数进行反演建模,并通过BP神经网络进行模型优化。     

黄河泥沙架桥絮凝聚集体的分形

处理含沙量在20～30kgm3以上的高浊度水,必须采用高分子絮凝剂进行固-液分离。在这些工艺中架桥絮凝是最常见的颗粒凝聚机理。然而,对有关架桥絮凝体的构造特性知之甚少。本文采用沉降技术并结合黄河泥沙架桥絮凝体的电镜照片,对絮体分形特征进行了研究。从沉降实验数据求得稳定态泥沙絮体质量分维D3=1930±005,这表明絮体具有高度多孔的分形构造。运用分维模型及图像处理技术得到的二维分维值D2证明,如果假定所有的泥沙絮体在层流范围沉降,则会低估了质量分维值。     

红层砂岩胶结颗粒料坝特性的试验研究

近些年来,中国水利水电科学研究院提出了胶结颗粒料坝技术,在全国开展推广应用。因环保等因素,胶结颗粒料坝砂砾石材料缺乏,阻碍胶结颗粒料坝技术在我省使用。为探索红层砂岩加工骨料掺入砂砾石混合材料修建胶结颗粒料坝技术,在金鸡沟水库胶结颗粒料坝开展了红层砂岩胶结颗粒料坝特性的试验研究。结果表明,胶结体随着砂岩骨料掺配比例的增加,粗粒径骨料集中现象越明显,骨料嵌合程度越低,胶结程度越差,密实程度也就相对较低;砂岩与砂卵石混合骨料混合分布越均匀,胶凝材料包裹率越高,胶结坝体密实度越高。     

自吸泵内能量损失及非定常流动特性研究

自吸泵由于其特有的气液分离腔和回流孔结构使得其内部流动更为复杂,本文针对自吸泵内能量损失及非定常流动特性开展实验和数值研究。通过开展模型泵水力性能实验,发现数值计算结果与实验结果具有较好一致性。利用熵产理论和Q准则定量分析了不同工况下自吸泵内不同区域的能量损失特性及涡核分布特征,结果表明:泵内熵产分布特征与水力损失分布特征基本一致,叶轮、蜗壳和气液分离腔是自吸泵内能量损失的主要区域。蜗壳内部的压力脉动强度在靠近隔舌区域较大,蜗壳中段处变弱,蜗壳出口扩散段处又进一步增强。在小流量工况下,叶轮和蜗壳内部涡核分布面积较大,涡核主要分布在叶轮的进口处和出口处。     

结合深度学习和NCFS算法的堆石料粒度分布智能检测方法

针对目前堆石坝施工过程中人工筛分试验无法实现爆堆料物粒度快速检测以及现有粒度检测模型准确度低、泛化能力差等问题,提出了一种基于深度学习模型与邻域分量特征(Neighborhood Component Feature Selection,NCFS)算法相结合的堆石坝料物粒度数字筛分检测方法,该方法可以通过拍摄料堆图像快速检测料堆粒度分布。为了提高深度学习模型的精确度,提出将基于迁移学习的Deeplabv3+模型和稠密条件随机场算法(DenseCRF)结合用于图像训练学习和优化;在料堆二维特征到三维粒度分布转换方面,提出基于NCFS算法的块石二维平面参数对三维粒度的表征公式,并采用MATLAB语言编制了相应的软件加以实现。句容抽水蓄能电站工程现场爆破料堆图像采集和筛分试验分析的结果表明:所提方法是可行的,且相比其他方法,在特征提取以及粒度检测精度上均有所提高。     

人工模拟堆石料颗粒破碎的分形特性

人工制备等粒径、不同强度的水泥球颗粒模拟堆石料,进行室内三轴加载试验。依据试验前后颗粒破碎后的粒径分布,采用Tyler等建立的分形模型,研究堆石料颗粒破碎的分形特性,并与Hardin相对颗粒破碎率进行对比分析,探究分形维数表征颗粒破碎程度的可行性。结果表明:排水和不排水条件下得到的结果相似,试验采用的4种水泥含量的试样颗粒在颗粒破碎后的分布特征具有良好的分形特性。同一水泥含量下,随着围压的升高,堆石料分形维数逐渐增大;高围压下,颗粒破碎严重,中间粒径和细粒含量较多,级配更均匀,分形模拟结果与试验结果较低围压下具有更好的线性关系。相同围压下,随着颗粒强度的增大,颗粒破碎程度减小,分形维数随之逐渐减小。通过与Hardin相对颗粒破碎率进行对比可知,分形维数可以很好地表征试样的级配情况,其值越大,级配越良好,粒径分布情况越均匀,颗粒破碎越严重。     

航行体有攻角出水全过程数值模拟

水下航行体高速出水时,空泡溃灭会产生较大的弯矩载荷,是其结构强度的主要设计依据.本文基于计算流体方法与结构动力学方法的单向耦合,建立了航行体有攻角出水全过程数值模拟方法,并针对抽象的典型工况进行了较大规模的并行计算,最终得到了航行体关键截面的全时程载荷响应.进一步通过分析航行体空泡形状和表面压力的演化特征,解释了航行体出水载荷的直接形成原因.