基于能量法的复合材料层合板性能等效算法研究与应用

为简化风力机叶片的建模和计算、提高效率,提出基于能量法的复合材料层合板性能参数等效方法。以材料的代表性体积单元RVE为研究对象,在能量法二维理论的基础上,根据RVE和均质等效体应力场与应变场在一定条件下相同的特点,利用变形能守恒理论,通过对不同形式变形能公式的变换,推导出层合板三维情况的性能等效刚度矩阵系数与RVE变形能的关系及等效矩阵的能量表达式。将该算法应用于[0°,±45°]三向层合板,计算结果与实测数据吻合。分别对1.5 MW叶片根部层合单元模型和等效模型进行结构分析和对比,结果表明二者数值吻合良好,验证了算法的可行性和有效性。     

内可逆热机太阳能塔式电站的热经济优化

实际的塔式太阳能热动力系统中,塔接收器的对流与辐射损失以及系统各换热器的传热热阻等不可逆过程总是存在的,在考虑这些因素条件下,建立塔式太阳能热动力系统的理论模型。以单位投资成本的产功量最大值为目标函数,分析系统的投资构成对系统经济性的影响。分析接收器工作温度、聚光比、内可逆热机的效率以及聚光器成本比例等参数对系统经济参数的影响,给出系统最经济工作条件。结果表明,合理选择接收器工作温度和内可逆热机效率都可让目标函数取最大值。在给定接收器表面温度和内可逆热机效率的情况下,聚光比和聚光器成本比例增加有利于提高系统的经济性。     

锦屏一级地下厂房蜗壳施工期受力特征实测分析

蜗壳是水电站厂房的重要结构,其应力状态是施工过程中的重点关注内容。通过对锦屏一级水电站6#机组蜗壳结构的原型观测,研究蜗壳在水压试验阶段、充水保压阶段和卸压阶段的受力特征,蜗壳和外围混凝土的联合受力情况。结果表明,监测仪器部位钢蜗壳应力均匀,未出现明显的应力集中现象,钢板应力未超过钢材强度,蜗壳和外包混凝土联合受力良好,间隙开合度与钢板应力呈负相关关系,外包混凝土应变和钢筋应力均在正常受力范围。     

基于生态水文耦合模型的塔里木河下游人工输水优化方案研究

2000年开始,塔里木河下游实施了多次人工生态输水,下游植被得到显著恢复。为维持并进一步扩大生态水文恢复效果,在流域调控能力持续增强的条件下人工生态输水仍是重要的措施,为此需要分析确定人工输水的优化方案。根据实际操作的可能,设计了周期和自动两种输水模式,周期输水模式的输水周期为1年,设定不同的输水开始时间和持续时间,共有36个方案。自动输水模式设定地下水位的上下临界值自动控制输水的起止时间,共有10个方案。应用干旱区河岸植被生态水文演化模型分析了不同输水方案下塔里木河下游英苏断面的地下水和植被演化,结果显示各种方案经过长期实施后地下水和植被都能演化趋于稳定状态,地下水位和植被覆盖度都有较大的提高。以地下水位最高和植被覆盖度最大为输水的优化目标,对于周期输水模式,优化方案是在适宜输水的8-10月进行输水。对于自动输水模式,稳定期地下水位和植被覆盖度随着控制输水起止的上下临界水位的提高而提高,同时年平均输水天数和地下水补给量增大。在自动输水模式的10个输水方案中,优化方案是上下临界水位分别为832.0m和830.0m的方案。     

混凝土坝碱骨料反应模型及其长期运行分析

本文建立了混凝土坝长期运行碱骨料反应模型。该模型考虑碱骨料化学反应与力学的耦合作用,碱骨料化学反应动力学考虑温度、相对湿度的非均匀分布和混凝土应力状态的影响,混凝土的力学行为包括弹塑性损伤和长期蠕变效应。采用该模型分析了受碱骨料反应作用的法国Temple-sur-Lot闸坝长期运行性态,计算得到的坝体变形与实测结果吻合良好,损伤开裂情况也与实际裂缝分布接近。因此,该模型适用于分析和预测遭受碱骨料反应病害的混凝土坝长期运行的膨胀变形和损伤开裂行为,可为工程修复提供参考。     

叶片安放角分布规律对冷却塔用混流式水轮机转轮性能的影响研究

基于叶片骨线积分方程,采用逐点积分法针对三种不同叶片安放角分布规律设计了冷却塔用低比转速混流式转轮叶片。通过全流道数值模拟,分析了叶片安放角分布规律对设计转轮的压力分布、尾水管涡核分布及水轮机的能量特性的影响。研究结果表明,最优工况下,三个水轮机效率基本一致,但是叶片表面压力分布随着叶片安放角分布规律不同呈现明显的差异;在小流量工况下,下凹型叶片安放角分布规律设计的转轮效率较高;在大流量工况,按上凸型叶片安放角分布规律设计的转轮单位出力较大;设计工况下,线性分布的叶片安放角分布规律设计的转轮出流相对较好。     

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。     

基于判别式法及逐步优化算法的梯级蓄能调度图研究

为提高梯级水库调度的科学管理水平,针对应用判别式法进行梯级水库调度存在的易放空水库和易产生弃水问题,阐述了基于判别式法的梯级蓄能调度图制定方法,构建了基于蓄能调度图的梯级水库保证出力最大模型和发电量最大模型,并给出了利用逐步优化算法对模型结果进行优化的模型求解流程。以我国西南某流域梯级水库为实例进行计算,其结果与常规方案相比,不仅年发电量有所提高,保证出力和保证率也有较大程度的提升,验证了所建模型的合理性和算法应用的有效性。     

浑太流域水库群联合供水调度模型研究

针对浑太流域水库群联合供水调度问题,分别建立了水库群联合调度模型Ⅰ和Ⅱ。分析建立水库群蓄水与农业灌溉供水的关系;引入"目标蓄水量"的概念,根据供水量与目标蓄水量、联合供水任务以及供水分配系数之间的相关关系,实现水库间联合供水任务的分配;采用POA优化方法制定水库群联合优化调度图及其相应的水库群联合调度规则。长系列模拟结果表明:所建的两个联合调度模型比原设计的年均农业供水量增加,年均弃水量减少;更重要的是,盘锦、营口灌区农业供水保证率由不满足设计的62%都提高到满足供水设计保证率75%的要求,发挥了水库群在联合调度中的补偿作用。     

金沙江下游及三峡梯级径流均匀度及突变性分析

本文以1954-2008年屏山、寸滩和宜昌水文站径流资料为依据,用Gini系数研究了径流时空分布均匀度变化,用小波变化研究了径流突变。表明流域梯级上游水库的调蓄对下游水库径流分配均匀程度产生影响明显,但是,上游水库对下游水库径流量的影响程度取决于上游水库的调节性能,对于调节性能不高的水库,流域天然径流的丰枯变化大于水库的调蓄影响。结果对研究解决梯级水电站开发对河流的胁迫问题具有重要的现实意义。