基于分形理论的冰下水流流速垂线分布研究

冰下水流流速分布是冰凌生消、泥沙输移、河床演变及冰期输水的重要参考依据,基于分形理论,在前人的研究基础上,研究了冰下水流流速垂线分布规律。结果表明,依托明渠水流的若干成果,从分形理论出发,基于Einstein假定,可推出已有冰下不同形式的流速垂线分布公式;理论分析认为,冰下分区水流流速分布近似镜像,均具有分形特征,可用双对数公式表达,实测结果证明,对于弯曲河道,水流核心区流速分布均匀,并不服从对数分布,公式在运用时需考虑适用性或引入因子项;稳封期,冰盖区水流流速分布的分维值大于河床区,流速分布更均匀,而在弯道卡冰区域,由于弯道冰下水流结构的复杂性,河床区水流流速分布的分维值无规律。对冰下水流流速的研究,拓展了分形理论在水流流速垂线分布研究方面的应用成果,概化的冰下水流结构,对工程运用有一定借鉴意义。     

寒区流冰撞击输水隧洞的数值模拟分析

位于西北寒区的长距离输水工程在流冰期输水过程中,不同流速和不同碰撞角度的流冰对输水隧洞衬砌会形成不同程度的撞击作用,导致输水隧洞衬砌产生破损,因此为了研究该地区流冰对输水隧洞的撞击作用,采用了理论分析结合数值模拟的方法。研究结果表明:当流冰速度一定时,随着流冰与隧洞衬砌碰撞角度的增大,其对隧洞衬砌的影响呈现出近似的非线性(多项式)关系;当碰撞角度一定时,随着流冰速度的增大,其对隧洞衬砌的影响呈现出近似的线性关系;综合不同组合工况还可以发现流冰速度对隧洞衬砌的影响作用要强于碰撞角度对其的影响作用,且碰撞角度对隧洞衬砌所受的撞击力及隧洞碰撞区位移的影响较为不明显。     

基于原型测量的渤海导管架平台抗冰保障系统

在渤海,多座仍在生产运行的以冰荷载为其控制荷载的导管架平台已接近或超过其设计寿命,冬季严重的冰激振动可能威胁导管架平台的安全运行。为保障渤海导管架平台的安全,在渤海几座导管架平台上安装了完整的原型测量系统,以建立渤海导管架平台抗冰保障系统。渤海导管架平台抗冰保障系统以渤海导管架平台冰激振动预报模型为核心,结合平台现场监测和平台失效准则,保障了渤海导管架平台在冬季冰期的安全运行。     

卫星遥感海冰监测技术在河北省近海海域的应用

卫星遥感技术已成为海冰监测的重要技术手段之一。介绍了应用EOS系列卫星、HY-1B卫星和HJ-1A/B卫星等遥感数据提取河北省近海海域海冰分布、海冰类型、海冰厚度等海冰信息的方法。重点研究了应用HJ-1A/B卫星遥感数据进行海冰分类,及根据海冰类型与厚度的对应关系估算海冰厚度的方法,并以2013年1月17日的卫星遥感数据为例,提取海冰信息,制作相关海冰专题产品。结果表明:利用多种卫星遥感数据进行海冰监测,既可相互补充又能提高监测效率和准确率,制作更精细化的海冰监测产品,为河北海洋管理部门制定防灾减灾措施提供重要依据。     

寒冷地区电站长距离输水明渠冬季运行方式探讨

通过大量工程资料收集和类似工程经验分析,对寒冷地区引水式水电站长距离输水明渠在冬季各种输、排冰运行方式的适用性进行了对比分析,着重对结冰盖运行方式的建筑物布置、流量控制和水位控制等进行深入分析和研究,提出了完整的分段壅水结冰盖输水方式的输水渠道建筑物布置、水位运行控制的设计和运行控制方法,消除了寒冷地区电站输水长明渠冬季运行中的冰冻危害问题,并成功运用于实际工程设计和运行。     

南水北调中线工程冬季输水冰情的数值模拟

南水北调中线工程总干渠是由明渠和各种过水建筑物组成的树状系统,特点是线路长、过水建筑物类型多、冰水动力学响应过程复杂。本文将冰情发展模型与树状明渠系统复杂内边界条件下的渠道非恒定流模型进行集成耦合,开发了大型长距离调水工程冬季输水冰情数值模拟平台,提出了树状明渠系统复杂内边界条件的等效变换方法和计算冰盖前缘动态发展的虚拟流动法。根据实测的沿线气象资料和设计资料,利用该平台系统模拟了在寒冷气温条件下总干渠初冰、冰盖形成、发展和消融过程。分析了冬季输水的冰情特性及冰期输水能力,提出了冰期安全运行的水力控制条件,通过对典型年总干渠敞流期、冰盖形成期、稳封期、调度期以及开河全过程的模拟,给出了安全运行输水调度方案及建议。     

基于粒子群神经网络的凌汛开河日期预测研究

为了更准确地预测凌汛开河日期,提出用粒子群算法和BP神经网络相结合的粒子群神经网络模型。介绍了模型的设计和算法实现的流程。该模型通过粒子群算法对BP神经网络初始的权值和阈值进行优化,并以黄河内蒙段三湖河口站作为研究实例进行冰凌开河日期预测。结果表明,经粒子群优化后的BP神经网络预测精度比遗传神经网络和单一BP神经网络更高。     

考虑连锁故障的覆冰灾害下输电线路脆弱性分析模型北大核心CSCD

虽然电网鲁棒性日益增强,但部分输电线路经过区域极易遭受覆冰灾害,导致该地区发生一次故障的概率大幅增加,而一次故障将会导致电网发生二次连锁故障。针对此问题,文中首先通过蒙特卡洛法判断覆冰灾害引发的输电线路一次故障脆弱性,然后通过自组织临界理论判断由一次故障引发的输电线路二次连锁故障脆弱性,从而建立综合考虑覆冰灾害和电网物理特性的输电线路脆弱性分析模型,以潜在事故链的形式展现了电网覆冰灾害下的故障演化进程,为运维人员甄别覆冰灾害下区域电网的输电线路薄弱环节提供重要决策依据。最后通过对IEEE-39节点电力系统实例进行仿真与分析,验证了所提出模型的可行性。     

蓄冷板释冷过程的数值模拟和实验研究

对蓄冷板内共晶液的热力学特性进行了分析,并且建立了蓄冷板释冷的数学模型。通过数值模拟的方法,模拟了NaCl蓄冷板在初始温度为-30℃,环境温度为-10℃、0℃和10℃三种不同温度条件下的释冷过程,并且通过相关的实验研究,对模拟结果的准确性进行了验证。通过研究得到了蓄冷板在不同条件下的释冷过程及特点。研究结果表明:在NaCl蓄冷板的释冷过程中,当其所处的环境温度高于-21.2℃,即其共晶温度时,外界环境温度会对冷板内共晶冰开始发生相变的时刻产生较大影响;外界环境温度越高,蓄冷板内共晶冰开始融化到完全融化所需要的时间越短。计算结果与实验结果吻合良好,两者之间的平均偏差小于0.5℃,说明数学模型及计算方法的可靠性。