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。     

锚索倾角对不同截面悬浮隧道运动响应影响研究

张力腿式悬浮隧道通过张紧的锚索连接使其淹没于深海中,锚索倾角对波浪作用下的悬浮隧道的运动特性有重要影响。该文基于势流理论,将锚索系统进行简化,由水平和垂直方向的线性弹簧代替,建立二维时域模型,计算波浪与张力腿式悬浮隧道的相互作用问题。采用高阶边界元方法对物体表面以及自由水面进行离散,通过相应的边界条件建立积分方程求解物体表面速度势。应用Newmark-β法求解悬浮隧道管体的运动方程,分析悬浮隧道在不同入射波浪条件下的运动特性,针对圆、椭圆、耳形和双圆四种截面形状结构在不同锚索倾角下随入射波波频变化的运动响应进行分析比较。结果表明锚索倾角对结构的运动影响较大,结合四种截面在不同锚索倾角下的水平和垂直方向运动可知50.63°-56.25°范围内结构在波浪作用下会比较稳定。水平方向椭圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓且位移值较小。垂直方向圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓,其余三种截面变化趋势相似但位移值在共振处差异显著,双圆结构共振峰值最大,椭圆与耳形相近。该研究可为悬浮隧道设计后续的其他计算模型和结构整体的运动分析提供数据参考。     

砂土原位应力场中的灌注桩成孔卸荷收缩理论解

为了探究钻孔灌注桩在竖向成孔时伴随的孔周土体径向应力的卸荷情况,基于SMP屈服准则及非相关联流动法则,探讨了初始原位应力场条件下砂土竖向钻孔孔周存在的2个塑性区的应力状态工况,并推导了该工况的应力场、位移场的解答,给出了工况判别标准。结果表明:静止侧压力系数K₀、土体内摩擦角φ的选取关系到孔周塑性区半径r_e,r_p的变化,对塑性区的产生和发展有很大影响;不同K₀和泥浆重度r_mud下的孔壁相对位移、孔壁应力均随着钻孔深度的增大而呈线性增大,孔壁相对位移随K₀增大而增大,随r_mud的增大而减小,但孔壁径向和环向应力并不随K₀的改变而改变;砂土竖向成孔的孔周塑性区范围几乎沿深度不发生变化,塑性半径r_p对钻孔孔壁环向应力有较大影响。提出的理论解对于砂土初始原位应力场中的灌注桩成孔卸荷问题具有一定的理论意义。     

水库群优化调度中的结构分析方法研究进展

在我国水库群规模日益庞大、功能结构日益复杂化的背景下,结构分析方法在水库群优化调度模型求解中占据越来越重要的地位。为全面梳理不同结构分析方法的适用性和优劣性,以及为复杂结构水库群优化调度提供高效的结构分析方法,基于水库群优化调度60余年来的研究成果,分别阐述了顺序模拟法、蓄供水判别式法、效用均衡理论法、聚合-分解法和水力关联矩阵法5种结构分析方法的研究进展。顺序模拟法逻辑直观、普适性强,蓄供水判别式法能够对发电调度中水库群的蓄供水次序快速排序,以上2种方法均适宜于串联结构水库群结构分析;效用均衡理论基于微观经济学厂商均衡理论对水库群调度方式进行优化,理论基础坚实,适用于水力关系较为独立的并联水库群;聚合-分解法包含水库群联合调度图和大系统分解协调2种形式,可与其他串并联结构分析方法联合使用,适用于大规模混联结构水库群;水力关联矩阵法则采用矩阵形式描述水库群内部两两之间关系,不受水库群结构组合的限制,因此适用于任何结构水库群。结构分析方法对于优化高效求解水库群优化调度问题至关重要,但也需要与其他环节配合才能实现,建议未来在径流预报信息利用、优化调度统计模型与物理背景耦合及混联水库群精细化调度等方向开展进一步研究。     

复杂偏压小净距隧道围岩压力计算及参数影响性研究

为研究不同隧道净距及地表坡度对复杂偏压浅埋小净距隧道围岩压力的影响规律,引用公路隧道设计规范,建立围岩压力计算模型,推导出隧道围岩压力的理论计算公式;结合数值模拟验证了理论计算公式的合理性,讨论了不同隧道净距和不同地表坡度的参数值变化对先行洞和后行洞的拱顶、拱腰及拱脚围岩压力的影响规律。结果表明:在两洞先后开挖情况下,隧道净距及地表坡度的变化对隧道内侧围岩压力影响较大,并且先行洞内侧围岩压力同净距及坡度大小正相关,后行洞内侧围岩压力同净距及坡度大小负相关。研究结果可为类似隧道工程的设计和施工提供参考。     

基于三角模糊数的贝叶斯供水管网评价模型改进及其应用

研究提出科学、实用的方法对城市供水管网健康状态进行评价,对于城市供水管网系统的维护更新和健康稳定具有重要意义。针对基于三角模糊数的贝叶斯供水管网评价模型中权重确定方法单一、管道健康等级确定方法不确定性较大的不足,对其进行改进:采用变异系数法和模糊层次分析法(FAHP)计算综合权重,通过计算综合得分判定管道健康等级。将改进后的模型应用于浙江省云和县供水管网健康状态评价,结果表明:53%的管道健康等级为Ⅰ级,44%的管道健康等级为Ⅱ级,3%的管道健康等级为Ⅲ级,现阶段中没有处于等级Ⅳ的管道,与传统的三角模糊数的贝叶斯供水管网评价模型相比,在表达模型结构和模型参数不确定性方面具有更明显的优势,所评价结果更符合实际情况。     

极值-I型风速预测的Bayes方法

为提高极值-I型风速预测精度,在Jeffreys准则的基础上,采用Bayes估计中的Lindley近似方法推导极值-I型风速预测表达式.采用Monte Carlo法产生服从极值-I型分布的伪风速母样,基于伪风速母样分别采用基于Bayes理论和最大似然估计理论的极值-I型风速预测方法进行风速预测,并与伪风速母样的理论值进行对比分析.结果表明:与最大似然估计法相比,采用基于Bayes理论建立的极值-I型风速预测模型进行风速预测的精度更高,且精度随着伪风速母样样本量的增加而提高,位置参数先验样本数量的增加以及先验方差的增大对计算精度没有影响.     

管网方法在双层壁冷却结构设计中的应用

为快捷有效地计算涡轮叶片双层壁复合冷却结构的冷却特性,将一套适用于气冷叶片换热模拟的管网耦合算法应用于所设计的双层壁内冷叶片上.结合冷却流路的一维管道网络算法以及壁面单元与对应外流场网格间的插值过程,形成HIT3D-Coolnet管网耦合程序,并参考有测量数据的涡轮叶片算例验证其模拟有效性.针对新型的双层壁冷却结构,在已有叶型的基础上初步构建3种配气方式的复合冷却方案.用HIT3D-Coolnet快速得到叶片外壁温度信息以甄选初始方案,借助全三维数值模拟分析初选方案双层壁结构内的流动特性,并据此采取措施改善初始设计.流场分析表明,导入腔内的冷却空气冲击腔壁,并在腔室空间内形成特定的旋涡结构,有效地强化了内部对流换热.在合理的冷气分配下,双层壁冷却技术可获得较好的冷却效果.     

导弹组合建模及电磁散射特征快速提取

该文将常规导弹目标分解为平板、圆柱、圆台和球冠等基本几何体散射单元,通过参数化组合建模、散射场解析计算和矢量场叠加的方法,快速仿真得到导弹目标的电磁散射数据,以支持其RCS、一维距离像和二维ISAR图像等电磁散射特征提取。计算结果表明,该方法基本能够满足目标电磁散射实时、高精度计算需求,开发的仿真软件为导弹目标基于方案验证需求的电磁散射特性快速计算与评估提供了有力支持。