大型竖井贯流泵压力脉动及轴系模态优化

为研究某大型竖井贯流泵的稳定性,基于ANSYS Workbench软件对南水北调某泵装置进行全流道数值模拟来研究水泵的压力脉动分布规律和轴系模态。计算结果表明:贯流泵转轮进口及出口处监测点的压力脉动时域图呈现出周期性;压力脉动的主频多为转频和转轮倍频,脉动幅值有随着扬程增大而增大;转轮转动是形成轴向水推力的主要因素,轴向力和径向力随着扬程的增大而明显增大;轴系在水体中固有频率下降幅度较小,干湿模态的高阶频率基本一致;对比非定常计算结果和模态分析结果,与转轮的固有频率差距较大,不容易引起共振,满足结构强度要求;模态优化结果显示,随着主轴直径的增大,轴系各阶的固有频率出现逐渐增大的趋势,而增长主轴长度,各阶的固有频率出现逐渐减小的趋势,同时轴承长度的增长会导致各阶的固有频率随之增大,其中增长轴承长度以及增大轴直径的变化对固有频率的影响更为明显,1阶频率分别增大83%和18%。研究结果为贯流泵装置水力设计和稳定性分析提供一定的参考。     

滑坡涌浪作用下某电站事故闸门动力响应分析

滑坡涌浪可能造成闸门大变形和失稳,研究某电站进水口事故闸门在滑坡涌浪动水压力作用下的动力响应问题对电站安全生产具有重要意义。采用自编程序模拟了不同工况下库区滑坡涌浪过程,将滑坡涌浪数值动水压力转化为施加在平板钢闸门有限元模型上的节点荷载,利用动力时程方法得到了闸门在滑坡涌浪作用下的动力响应,依据规范对闸门的动力响应做出评价。结果表明：闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用位移和应力响应值最大,在死水位下受滑坡涌浪动水压力作用闸门的动力响应影响更为明显;闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用的位移响应最大值为9.27 mm,Mises应力最大值为192.06 MPa;各个构件动应力水平较低,满足规范要求,在滑坡涌浪动水压力作用下可安全运行。     

基于Excel平台的矩形渡槽槽身优化设计及优化机理研究

以矩形渡槽槽身断面优化设计为目标,选择应用广泛的矩形渡槽为案例,基于渡槽基本体型及相关设计规范,以其力学性能、稳定性能、几何要求为约束条件,借助Microsoft Excel平台及其"规划求解"功能,建立了矩形渡槽槽身优化模型的求解方法并使用该方法对重庆市开县鲤鱼塘水库东河分干渠工程灌区渠系渡槽进行了优化,深入分析优化变量的优化机理。结果表明,在满足各项约束的条件下,侧墙宽度对优化的限制最大,支座厚度对优化限制最小,调整侧墙宽度可最快优化断面。该优化方法可有效减少混凝土使用方量且优化过程简单快捷,能为矩形渡槽的设计及优化提供一定参考。     

基于人工蜂群算法与Elman神经网络的大坝变形监控模型

针对Elman神经网络收敛速度慢、容易陷入局部极小等问题,建立了人工蜂群算法(ABC)与Elman神经网络组合的大坝变形监控模型。应用于某混凝土重力坝的结果表明,单纯Elman神经网络建模方法预测的相对误差和标准差分别为3.50%和0.131,ABC-Elman(人工蜂群算法与Elman神经网络)模型预测的相对误差和标准差分别为1.98%和0.063。从各影响因子对大坝变形的贡献上看,水压分量占27.9%,温度分量占62.3%,时效分量占9.8%。ABC-Elman模型在建模效率、预测精度等方面均有一定的优势,较适合于大坝变形的建模分析,并可推广于大坝渗流、应力等监控模型中。     

基于主成分分析的GA-BP模型在城市需水预测中的应用研究

针对城市需水预测模型中需水量影响因子多、影响因子之间普遍存在多重共线问题,以及BP神经网络收敛速度慢、易陷入局部最优等缺点,提出一种由主成分分析、遗传算法及BP神经网络三者相结合的改进预测模型。以泰州市为实例,建立以主成分分析筛选需水量主要影响因子,遗传算法优化BP网络连接权值和阈值的需水预测模型,预测结果与BP神经网络预测模型预测结果做对比。结果表明:改进预测模型对泰州市2003-2014年需水量预测的平均相对误差为0.564%,最大相对误差为1.681%,精度优于BP神经网络预测模型;改进预测模型预测值与实际泰州市需水量吻合良好且训练速度更快、预测精度更高,可作为需水预测的一种有效方法。     

基于综合赋权法的面板堆石坝面板健康状态的权重研究

本文分析了混凝土面板堆石坝面板健康状态的影响因素,建立了面板性态初级评估层次结构图,并利用综合赋权法确定了各因素的权重。以模拟退火算法(SA)和改进的层次分析法(AHP)作为主观赋权法,将检验判断矩阵的一致性问题改进为求解非线性优化问题,得到了更加稳定准确的主观权重。同时结合BP神经网络的客观赋权法,通过基础样本对网络进行训练,利用BP神经网络的自动赋权特点客观地得出了各因素的客观权重。结合实际工程,采用Matlab编写程序,展示了主客观权重的算法耦合,客观间接地评估了面板的状态。     

北疆高海拔区苜蓿灌溉制度计算分析

以北疆高海拔地区伊吾县和青河县为例,利用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸发蒸腾量的方法推算出不同水平年两地苜蓿生育期内地面灌溉、喷灌、滴灌3种灌溉方式下的灌溉制度。结果表明:相同水平年内研究地区均为滴灌灌溉定额最小、灌水次数最多;相同水平年同一灌溉方式条件下,伊吾地区的灌溉次数、灌溉定额均大于青河地区;各水平年内,研究地区7、8月份的灌水次数所占全生育期的比例均较大。计算结果为提高伊吾、青河地区苜蓿灌溉管理水平提供依据,为气候类似的地区制定苜蓿灌溉制度提供参考。     

基于灰色聚类集对分析法的水资源承载力评价模型

水资源承载力是评价区域水资源可持续利用的一项重要指标,为定量评价区域水资源承载力,建立了以水资源-社会-经济-生态环境系统为基础的多层次评价体系。考虑到传统集对分析(SPA)模型的不足,引入中心三角白化权函数构建灰色聚类集对分析模型,并利用博弈论确定指标权重。以安徽省为例验证了该评价模型的准确性和有效性,评价结果与实际情况基本一致,结果表明:2008-2013年安徽省水资源承载力评价等级为Ⅲ级,2014-2017年评价等级为Ⅱ级,水资源承载力得到了有效的改善。借助Arc GIS可视化功能实现安徽省16市的水资源承载力区域差异分析,安徽省水资源承载力南北差异较明显,南方水资源承载力较北方更优,这与水资源分布不均、社会发展模式不同和区域生态环境差异有关。为保障安徽省社会经济可持续发展,应结合区域自身发展特性以及生态环境现状,制定科学合理的水资源可持续利用方案。     

洪水前后新安江源区河流氮素时空分布对比研究

针对源区河流氮素时空分布规律,选择位于安徽省休宁县境内上溪口地区新安江源头段作为试验研究对象,通过野外采样、水质监测和统计分析方法,研究试验区域洪水前后各项监测指标的时空分布特征及其影响因素,揭示洪水对新安江源区河流氮素的影响。结果表明：流域水体总氮浓度沿水流路径逐渐增加;洪水后总氮、氨氮和硝氮浓度比洪水前均有所增大,洪水期雨水对流域的氮素进行了“冲刷”;相关性分析表明洪水前硝氮和总氮受植被影响较大,洪水后硝氮与汇水面积相关,总氮浓度受高程、坡度和地质等因素影响;所构建的预测模型能够较好地预测洪水前硝氮和总氮以及洪水后氨氮和硝氮的分布。     

基于Pearson相关性检验的ARIMA边坡位移监测模型

在运用传统ARIMA预测模型的基础上,引入Pearson相关性检验,定量分析了空间上不同测点位移之间的相关性,判断了被监测区域在空间上是否有整体位移或者局部位移的趋势,以便能对被监测区域空间整体的位移性态进行更全面地掌握。实例分析表明,该模型的预测能力较好,能较准确地预测边坡位移,并能有效辨别边坡整体位移情况及稳定状态。