基于鱼类上溯行为的导鱼堰设计与效果评估

河道内鱼类上溯路径不唯一,聚集位置更是难以预测,对鱼类上溯行为进行有效引导有助于提升过鱼设施进口的效率。为此,该研究提出了一种导鱼堰的概念和设计方法,结合姚家坪水电站的过鱼设施,利用流场三维数值模拟、鱼类洄游(active fish migration,AFM)模型和实鱼试验对导鱼堰的效果进行评估。结果表明:姚家平水利枢纽工程的导鱼堰上下游水面落差为0.36~0.40 m,过堰水流流速可达1.5~2.8 m/s,形成阻鱼的屏障,并在导鱼堰下游侧形成了诱导鱼类向集鱼渠进鱼口游动的唯一低流速上溯通道,鱼类聚集点趋于唯一,验证了导鱼堰方案的合理性。利用鱼类洄游模型对导鱼堰的导鱼效果进行预测,结果表明,下游高水位和低水位2种工况下,90%以上的鱼类游动路径均表现出相似的规律,鱼类沿河道右岸和导鱼堰下游侧的低流速通道上溯,并最终聚集在集鱼渠的进鱼口处。放鱼试验中试验个体全部进入集鱼渠,结果进一步证实导鱼堰可以有效引导鱼类游动路线,并在集鱼渠进鱼口处形成唯一的聚集区。本文提出的导鱼堰丰富了生态水工建筑物的形式,可为过鱼设施进口的水力设计及下游河道的局部整治提供参考。

竖缝式鱼道桩柱结构过鱼效果探究

为优化鱼道池室结构,提升鱼类洄游效果,以常规竖缝式鱼道为原型,以齐口裂腹鱼(Schizothorax prenanti)为试验对象,通过数值模拟和对照性过鱼试验,比较分析了4种池室内部增加与未增加桩柱的水流结构。结果表明,在鱼道主流中间增设桩柱结构,可以有效减小回流区面积,减幅达49%,并可减小竖缝处的紊动能,最大减少18%;增加鱼类上溯路线分布,提高了池室空间利用率。2种结构的上溯轨迹分析发现,齐口裂腹鱼多选择回流区外侧上溯,避免进入回流区中心,即选择较高的水力应变与紊动能区域作为上溯方向,且上溯路线中偏好较低水力因子区域,上溯偏好流速为0.01~0.09 m/s,紊动能为0.001~0.008 m^(2)/s^(2),水力应变为0.2~3.0/s。体型Ⅱ鱼道通过在主流位置增加桩柱结构,形成了多股水流,有效减小回流区的占比,提高了鱼道池室空间利用率,为鱼类的上溯路径提供了更多选择。

湿陷性黄土地区明渠陡槽加墩消能工优化试验

明渠陡槽加墩是一种高效消能工布置方式,在特定条件下具有很高的技术竞争优势,但目前国内相关研究甚少。针对甘肃庆阳小崆峒沟雨水下塬排放工程的明渠陡槽加墩段进行了1∶30大比尺水工模型试验研究,试验发现初步方案沿程水流流态不稳定,存在向外泼溅溢出现象,危及黄土边坡的结构稳定。为此对初步方案进行了优化研究,试验发现,通过缩短消能墩排距,可以显著减小水面波动,使沿程水深分布均匀,流速降低,沿程不再出现水流向外泼溅溢出现象。消能墩排距由H/i缩短至0.5H/i后,在最大设计流量工况下,水面波动减小72.5%,平均流速降低40.1%,总消能率由87.9%提高至94.6%。

过鱼设施进口区域水温对集诱鱼效果的影响

库区水温分层与过鱼通道隔断是水利水电工程建设随之产生的生态环境影响之一。过鱼效果是评估过鱼设施建设成功与否的关键指标。对于存在水温分层的高坝工程而言,过鱼设施进口附近存在的温差效应是否会对进口区域的集诱鱼效果产生影响是当前应该解决的首要问题之一。该研究通过建立三维水温水动力数学模型与包含过鱼设施进口段和明渠河流段的物理模型,分别开展了水温水动力预测及实鱼过鱼试验研究工作,研究结果表明:温差效应对进口附近水动力条件影响甚微,影响区域主要取决于鱼道流量,而岸边水温量值则取决于温差的大小;增大明渠流量将增加上溯鱼类发现鱼道进口的难度;沿冷水区域上溯样本量占总样本的39%,沿温水区域上溯样本量占总样本的61%,由此可知,温水区域对洄游鱼类更具有吸引力;温差效应在一定程度上有利于洄游鱼类发现鱼道进口并在进口区域聚集,与冷水区域相比,温水有效区域鱼进入鱼道进口的尝试率提高了17个百分点。研究成果可为相关人员尝试采用改变水温调整洄游鱼类上溯路线,改善鱼道进口集诱鱼,进而提升鱼道过鱼效果提供思路。

食品发酵行业中小品种氨基酸生产的技术挑战与解决方案

本文系统分析了小品种氨基酸生产在菌种选育、发酵工艺优化、分离纯化、质量控制等环节存在的瓶颈问题,并提出了多方面的解决方案。通过采取这些综合性解决方案,可以有效突破小品种氨基酸生产的技术瓶颈,实现产量提升、质量改善和成本降低。

竖缝式鱼道内齐口裂腹鱼洄游行为模拟

鱼道是帮助洄游鱼类跨越河道内物理障碍的主要过鱼设施之一。针对鱼道结构优化试验耗时长、成本高的问题。该研究在物理试验基础上建立模拟鱼类运动的数值模型,基于竖缝式鱼道内齐口裂腹鱼的行为数据,结合机器学习和欧拉-拉格朗日智能体方法(Eulerian-Lagrangian-agent method,ELAM)建立了鱼类洄游路线预测模型。首先,将齐口裂腹鱼的游泳行为数据划分为3个数据集(顺流而下、侧向运动和逆流而上);然后,根据不同机器学习算法(XGBoost、K-近邻、梯度提升决策树、随机森林)分别构建游泳行为分类模型和游泳速度回归模型,并通过试验结果对比,筛选出最优模型;最后,结合ELAM的框架,构建鱼类洄游数学模型,模拟了齐口裂腹鱼在3种体型的竖缝式鱼道中的洄游路线。结果表明:基于随机森林建立的游泳行为分类模型和游泳速度回归模型预测效果最佳,游泳行为分类精度为0.804,召回率为0.794,F1得分为0.798,3个数据集的游泳速度回归的R2均大于0.75。研究所建立的鱼类洄游数学模型能够较好的预测齐口裂腹鱼的洄游路线,可为相关鱼类保护措施的设计和优化提供参考。

竖缝式鱼道180°转弯段隔板布置与水力特性

受枢纽布置与地形条件限制,很多鱼道工程都需要设置180°转弯段。前人研究发现180°转弯段容易出现较大的回流区并影响上溯效率,为改善转弯段水流结构,目前常用的做法是沿转弯段边墙增设垂向导板。与以往研究不同,本研究提出了一种在转弯段内增设顺水流方向导鱼隔板的布置方案。采用数值模拟对转弯段水流流场进行计算研究,结果表明隔板布置可以使主流区基本居中,回流区减小,回流区长宽比增加,转弯段内形成不同流速量值的流区,是一种可供借鉴的优化布置方式。

一种改善压榨藕筒辊排汁技术的应用探讨

一般情况下,压榨机配备的面辊、后辊均为高效藕筒辊,运行过程中经常发现面后藕筒辊排汁孔排汁前期多、后期少现象,甚至出现蔗汁冒顶,压榨机效能下降,蔗渣水分升高的情况。主要原因是面、后辊的藕筒均为三孔式结构,孔内结满蔗渣,排汁通道堵塞,致使藕筒辊失效,排汁不畅,产生重吸,影响压榨抽出率和锅炉热效率。将传统的三孔式藕筒辊排汁通道改造为单孔式结构,改造技术可降低藕孔的加工难度,提高藕孔内壁的光滑度,减少挂渣和堵塞,改善排汁效果,降低蔗渣水分,可以达到提高抽出率和锅炉热效率的双重效果。

基于碳酸氢钙制备碳酸钙的回溶糖汁清净研究

采用分段式工艺,先在糖液中加入Ca(HCO_(3))_(2)溶液,通过加热分解或加入Ca(OH)_(2)反应制备CaCO_(3)来澄清糖液,研究结果表明:利用Ca(HCO_(3))_(2)分解制备的CaCO_(3)颗粒清净的糖液,色泽较深,脱色率低于16.9%;糖液中生成的颗粒为方解石相和文石相共存的碳酸钙,主要为纺锤形和立方体,较结实、粒度较大。利用Ca(HCO_(3))_(2)与Ca(OH)_(2)反应生成的CaCO_(3)颗粒澄清的糖液,颜色透明且清亮,脱色率高于43.8%;糖液中制备的颗粒为方解石结构的碳酸钙,主要为球状和立方体状,粒度小且较为松散。

小品种氨基酸的发酵工艺优化及规模化生产

优化小品种氨基酸的发酵工艺并实现规模化生产,可满足其不断增长的市场需求。本文从菌种筛选与改造、培养基优化、发酵过程控制以及分离纯化技术创新等方面探讨了优化小品种氨基酸发酵工艺的策略,同时分析了小品种氨基酸大规模稳定生产的实现路径,旨在为小品种氨基酸产业的发展提供重要的理论依据和实践指导。

电站尾水渠内鱼道进口位置布局

电站尾水渠是上溯鱼类较为理想的聚集场所,利用电站尾水渠合理布置鱼道进口,是目前大中型河流鱼道建设中的研究热点之一。该文通过数值模拟,结合鱼类游泳能力,对利用电站尾水诱鱼的鱼道进口布置进行研究。结果表明:机组运行方式、鱼道进口位置与出流方向均对鱼道进口诱鱼水流产生较大影响。机组运行方式决定了尾水渠内主流的位置,并在主流两侧形成多个回流区。回流区水流的旋转方向和位置对鱼道进口诱鱼水流的影响较大,鱼道进口的诱鱼水流动量较小,其出流方向应与回流区水流方向一致,并可根据电站运行方式,设置多个鱼道进口。主流与回流区之间的过渡区域是布置鱼道进口的重点区域。该研究结果可为优化改进大中型河流鱼道进口设计提供重要参考。

仿自然鱼道水力及过鱼性能物理模型试验

仿自然鱼道是具有一定自然特征的过鱼设施,适用于中低水头工程,是目前鱼道形式研究热点之一。为了获得一种具有综合生态功能的鱼道,该文提出了一种利用芦苇模块构建的植物型鱼道,并通过物理模型试验对其水力特性和过鱼性能进行了研究。结果表明:选取芦苇为基本单元构建植物型鱼道是合适的。植物模块交错布置的植物鱼道内可形成蜿蜒的水流,流态丰富,过鱼通道内流速均小于 1.1 m/s,满足过鱼要求。过鱼试验表明,过鱼对象可以在该鱼道内顺利上溯,植物模块下游侧可形成低流速的鱼类休息区,验证了鱼道体型的合理性。该文提出的植物型鱼道丰富了鱼道的形式,具有一定创新性,对今后类似鱼道的设计和建设具有一定的指导意义。

仿自然鱼道中卵石墙对池室水力特性改善效果

仿自然鱼道是重要的鱼道布置方式之一,其特点是利用当地河床材料构建透水性卵石隔墙,以便更好地模拟出天然河流流态。为了定量分析透水性卵石墙对鱼道水力特性的改善效果,该文针对采用卵石隔墙与不透水隔墙的鱼道水力特性进行对比研究。结果表明:采用卵石墙的仿自然鱼道,池室内流态丰富,过鱼口处流速分布差异明显,表底流速差达到0.43~0.61 m/s为多种鱼类上溯提供了可能。池室内主流区分布较宽,紊动能较大达0.06~0.12 m2/s2,同时回流区减弱,有利于鱼类找到主流,实现上溯。卵石隔墙的不足之处是鱼道耗水流量相对较大达2.86 m3/s,在工程设计中需要综合考虑卵石墙透水特性与耗水流量之间的平衡关系,找到适宜的布置方案。该研究可为仿自然鱼道的水力设计提供参考。

S-A湍流模型在N-S方程求解中的应用研究

文中将原始的Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型方程推导为守恒形式,并应用此湍流模型对二维RAE2822翼型和三维ONERA M6机翼粘性流场进行了数值模拟。计算结果与国外的实验结果进行了对比,表明文中的数值模拟方法具有较高的精度及良好的适应性。

基于EFDC的西南地区某水库水温结构模拟研究

为预测西南地区某水库的水温分布规律,本文以EFDC模型为基础,参考二滩水库、三峡水库和阿海水库等算例的模型参数取值,建立了该水库二维水温模型,对该水库典型平水年水温分布进行预测,分析了该水库水温分层及下泄水温的变化规律。模拟结果表明:(1)典型平水年夏季该水库会出现水温垂向分层现象,其中6月份垂向温差最大达到10℃;(2)水库表层水体温度呈现出季节性的变化规律,日间变化也十分明显,底层水体温度比较稳定,仅随季节更替稍有变化;(3)水库取水口底板高程620 m时,下泄水温与天然水温比较,下降幅度小于0.5℃。

一株藤黄单胞菌属细菌HF-1127的分离与鉴定

目的:鉴定从富含废弃右旋磷霉素的土壤中分离得到的一株代谢产物抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的好氧细菌HF-1127。方法:研究该菌株的形态、培养特征、生理生化特征和遗传特性,并将此菌株的16S rDNA序列在GenBank中进行序列比对。结果:菌株HF-1127与藤黄单胞菌(Luteimonassp.)的特征一致,16S rDNA序列比对结果显示其与藤黄单胞菌(Luteimonassp.)的序列的相似性为99%;以相似性性为基础构建系统发育树,分析表明菌株与Luteimonassp.同源关系最近。结论:细菌HF-1127为一株藤黄单胞菌(Luteimonas),且其代谢产物具有抗菌活性。

运输类飞机气动力分析软件ATTF的开发与验证

针对我国运输类飞机设计与发展的实际需要,开发设计了一种高效的复杂外形气动力计算与分析软件ATTF(Analysis Toolkit for Transonic Flows)。软件采用结构化多块计算网格,通过求解Navi-er-Stokes方程,实现三维复杂外形粘性绕流流场的数值模拟。控制方程的求解采用Jameson中心有限体积+人工粘性格式,并采用显式五步Runge-Kutta格式进行时间推进求解。方程求解采用了当地时间步长、变系数隐式残值光顺以及多重网格等多种加速收敛措施。程序采用动态内存管理技术以提高计算机有限内存的利用率。在确保控制信息和边界信息准确无误、内存容量允许的条件下,同一个可执行文件可以用于不同几何外形、不同网格规模和拓扑结构的流场数值求解。为检验ATTF程序的计算效率和稳定性,验证其对于复杂外形气动力特性的预测和评估能力,文章针对DLR-F6带短舱挂架的跨声速宽体运输类飞机外形进行了数值模拟与计算,并与风洞试验结果、CFL3D和TRIP2.0的计算结果进行了分析对比,结果显示ATTF软件的计算结果是可靠的,其计算精度与国内外同类软件相当。

泄洪洞反弧段末端水力特性指标分布规律

龙抬头式泄洪洞在水利水电工程中应用十分普遍,但是由于反弧段流态复杂,其产生空蚀破坏的原因尚不明晰。对不同泄洪洞体型掺气前后的工况进行三维数值计算,对其水力特性指标的分布规律进行研究。结果表明:随着落差Δz增大,反弧段流速逐步增大,水流空化数逐步减小;反弧半径R的改变对反弧段水力参数的影响有限。掺气水流的反弧段水力学指标主要取决于Δz,而受反弧半径R的影响相对较小。当Δz减小时,反弧段末端的水力参数在掺气前后变化不大,反弧段末端下游30m(等于15倍的挑坎高度)处的掺气水流的流速明显降低,空化数明显增高,掺气水流的保护作用对空腔下游部分的水力参数影响更加明显。在反弧末端有二次流出现,两侧边墙附近存在对称涡,不仅对边墙附近的流速压力分布产生一定影响,也加剧了反弧段内的水力特性的复杂程度。

基于椭圆光顺的推进格式结构化网格生成技术

提出了一种从结构化初始物面网格出发,结合泊松方程的离散求解、逐层推进的结构化网格的生成技术,并针对不同外形生成了贴体、光滑、正交的流场计算网格;针对具有尖锐凸角/凹角的物面,分别采用不同的网格光顺技术以改善物面拐角处的网格质量;讨论了针对不同拓扑结构网格选择源项的策略,以通过求解泊松方程进行网格光顺,改善网格生成质量。最后,采用几个不同的外形算例来验证该网格生成技术的鲁棒性及有效性,表明该网格生成技术能够针对不同的简单或复杂外形,生成较高质量的流场计算网格。

高校体育教育评价体系的现状及发展对策

通过分析目前高校体育教育评价体系的现状,阐述了传统体育教育评价的不足之处;讨论了构建科学、合理的高校体育课教育评价体系的对策,提出了以人的发展为中心的多元化评价体系的设想。