对工科院校开展《水信息技术》双语课程教学改革的实践与思考——以太原理工大学《水信息技术》课程为例

高等院校双语课程的开设及建设是顺应时代发展、培养具有国际视野高层次人才的重要举措。文章从双语教学实施要素构成层面对我国高校双语教学的特点进行了介绍,并以太原理工大学《水信息技术》课程为例,从教学目标、教学方法和考核考评等方面进行了论述,讨论了双语教学开展过程中面临的困难和挑战,同时提出了课程未来发展的建议,以期为相关双语教学课程改革提供借鉴。

轴流式水轮发电机组不对中-碰摩耦合故障振动特性分析

针对轴流式水轮发电机组因联轴器偏角不对中引起的碰摩转子-转轮系统振动问题,基于修正的LuGre摩擦模型,该研究推导了联轴器不对中故障下转轮叶片碰摩力表达式。在此基础上,搭建了综合考虑不平衡磁拉力等外激励作用下系统动力学模型。采用数值方法研究了不对中角度对系统振动特性的影响,并结合Floquet理论分析了以转速为控制变量的系统周期解稳定性。结果表明,不对中的存在增大了系统发生失稳可能性,显著改变了系统动态特性。此外,不对中角度对转子与转轮振动响应的影响具有较大差异,随着不对中角度的增加,转轮振动变化明显且碰摩程度较为恶劣。该研究结果可为轴流式水轮发电机组安全运行及稳定性分析提供有益借鉴。

基于MRD优化布置的水轮发电机组碰摩系统振动抑制

针对水轮发电机组转子-转轮系统碰摩故障问题,采用磁流变液阻尼器(magneto-rheological damper,MRD)对轴系振动进行抑制,旨在探究MRD对机组轴系振动的影响规律及其对系统碰摩故障的抑制效果。首先,将机组轴向位置函数引入MRD非线性动力学模型,推导了碰摩故障下含轴向分布参数的MRD-转子-转轮系统动力学方程。其次,基于数值模拟方法,以机组转速为控制参数对比分析了是否考虑MRD的转子-转轮系统非线性动力学行为。最后,研究了不同MRD轴向布置参数对碰摩转子-转轮系统动力学行为的影响。研究结果表明:MRD的加入对转子、转轮非稳态运动具有良好约束作用,能够显著减小转子、转轮振动幅值,有效避免了机组轴系碰摩故障的发生;当阻尼器位置参数s_(1)、s_(2)分别取0.25与0.95时,MRD对系统的减振效果最佳。通过在机组轴系合理布置MRD,可有效改善系统振动情况,从而为水轮发电机组振动控制提供有益指导。

基于工程教育专业认证理念的《水力机械及水电站》课程教学改革探索研究

高校专业人才培养目标的达成和社会价值输出取决于核心课程的教学质量。文章以太原理工大学水利工程专业核心课程《水力机械及水电站》为例,依据工程教育专业认证理念,从授课模式、教学资源、实验环节、考评形式、科研素质等五个方面进行了课程改革与建设。通过开展以新水利人才培养目标为核心的课程教学,不断整合网络信息时代线上优质教学资源,强调课程理论与实践相结合,丰富考核评价标准,增强了学生自主创新和解决复杂工程问题的能力。同时提出了进一步深化课堂多方面教学改革的构想,以期在未来实现面向工程实际、国际互认的水利水电工程技术人才培养目标。

基于麻雀搜索算法的梯级泵站优化调度

针对梯级泵站系统运行效率普遍偏低、能耗损失较大等问题,建立了梯级泵站优化调度模型,引入了寻优能力强、搜索精度高的麻雀搜索算法(SSA),对算法中安全阈值和侦察者占比两参数进行了比选;据此提出了基于SSA算法的梯级泵站优化调度方法,并将其应用于密云水库调蓄工程中的三级泵站优化调度研究。结果表明,三种不同流量工况下,相较于现状方案,PSO及GA算法所得优化方案其系统运行效率可提升0.03%~0.18%,年运行成本可节省¥9,700~¥69,500。利用SSA算法所获优化方案在两项指标改进方面更为突出,可达到0.98%~1.20%的效率提升及¥369,000~¥443,900的年运行费用的节省,验证了SSA算法在梯级泵站优化调度中的可行性和高效性,可为梯级泵站优化调度提供一种合理可靠的方法。

基于龙格库塔算法的梯级泵站优化运行

梯级泵站在调水、灌溉与生态修复等建设中发挥了巨大作用。为提高梯级泵站运行效率、节约运行费用,结合某梯级泵站明渠引水工程,以总效率最高为目标建立了梯级泵站优化调度模型,提出了一种基于龙格库塔算法(RUN)的优化调度方法。计算结果表明,与该泵站现状运行方案相比,采用RUN算法计算所得方案可提高运行效率0.73%,节省运行费用271195元/年,优于利用PSO、GA算法所得优化结果,证实了所提方法可良好地服务于梯级泵站优化运行。

基于梯度下降法的大房郢水库洪水预报模型参数率定及适用性研究

大房郢水库长期承担合肥市的防洪、供水任务,准确可靠地开展洪水预报对当地防汛抗旱工作具有重要意义。分别采用新安江模型和前期影响雨量(antecedent precipitation index,API)模型构建大房郢水库入库洪水预报模型,基于梯度下降法对模型参数进行优选,并以方案合格率作为评价指标,对2种模型在该水库的适用性进行分析。结果表明:新安江模型和API模型预报方案合格率均为90.7%,预报精度达到甲等;2种模型在不同预报项目中各有优势,对于洪峰和峰现时差,API模型预报效果更好,预报合格率分别为88.9%和100%,较新安江模型分别提高6.7%和5.9%;对于径流深,新安江模型预报效果更为理想,预报合格率可达94.4%,相对于API模型其提升幅度约13.3%。此外,API模型更适用于单式洪水预报,而新安江模型则更适用于复式洪水预报。研究成果可为提升大房郢水库入库洪水预报精度提供理论依据。

轴承不对中-碰摩耦合故障下双转子系统非线性振动特性分析

为揭示因轴承不对中导致的故障转子系统振动特性,基于坐标变换关系,推导了轴承不对中下转子偏转位移表达式。在此基础上,建立了综合考虑碰摩力、油膜力等外激励影响下双盘转子轴承不对中-碰摩耦合故障系统动力学模型,采用数值方法研究了转速及质量偏心对系统动态特性的影响。结果表明,轴承不对中故障会增加系统碰摩发生可能性、恶化轴系振动并加大系统非稳态运动范围。虽然不对中量的加入可在一定程度上延缓系统因参数变化引起的失稳运动,但据此产生的振幅增加与系统安全运行目标相悖,故应采取必要措施对轴承不对中故障加以控制。相关结论可为转子-轴承系统振动状态识别及稳定性分析提供有益借鉴。

小水电尾水水轮机转轮优化研究

【目的】为解决实际小水电站工程中尾水水轮机性能较差、运行效率较低的问题,缓解转轮叶片空化现象,【方法】设计了转轮桨叶倾斜角度分别为30°和45°的两种水轮机优化方案,并基于ANSYS仿真计算软件,在设计工况下对两种转轮设计方案进行了数值计算,同时对流场流态与模态分布计算结果进行了对比,根据两方案计算结果的整体流线分布、速度分布、压力分布及转轮区域涡量云图等开展流态分析,并进行干湿模态下的振型对比分析。【结果】结果显示:在设计工况下,转轮桨叶倾斜角度为45°时整体水流流态更加平稳、转轮区域压力分布更为均匀、旋涡更少,且预应力湿模态前五阶共振频率中最接近振动频率的数值仍存在40%的差异,工作环境中未产生共振现象,表明其整体性能较优。【结论】结果表明:数值模拟方法合理,模态分析与业界学者研究结果一致,所得数据具有可靠性。通过对转轮进行设计优化可提高水轮机抗空化、抗振等运行性能,对小水电站尾水水轮机优化设计提供有益参考,亦为类似工程问题改造提供了有效理论支撑。

一种基于线激光扫描的V型焊接坡口尺寸检测方法

针对V型焊接坡口尺寸检测的自动化问题,搭建线激光测量系统,并提出一种基于点云处理的坡口尺寸检测方法。由线激光传感器获取坡口轮廓点云数据,分析V型坡口的截面轮廓特征,对坡口点云依次进行统计滤波、K-means聚类分割和MSAC直线检测;利用拟合直线求交点和逐列搜索方法获取坡口截面轮廓的4个特征点,实现尺寸测量,最后通过试验加以验证。结果表明:所提方法能够稳定地实现V型焊接坡口尺寸检测,2个模型测量结果中,坡口间隙中误差最大为0.11mm,坡口宽度中误差最大为0.17 mm,坡口角度中误差最大为0.42°。该方法可满足工业应用的高精度和自动化要求。

数字建筑时代建筑工程技术专业改革研究

现代信息技术的发展,有力推动了传统行业技术变革,以CAD、BIM为代表的软件正越来越广泛应用于建筑行业,这些专业软件代表着建筑行业告别了过去低效、粗放的发展模式,正在向数字化转型,以虚拟仿真技术为代表的数字建筑技术极大改变了传统建筑行业,在此背景下,建筑工程技术专业在教学中改变以往的教学方式,利用最新的教学理念和技术,在教学活动中紧跟技术发展步伐,充分利用实践机会,将数字建筑这一理念融入日常教学活动,最终为我国建筑行业转型升级,进入现代化培养出所需的合格人才。

基于改进支持向量机的气象干旱预测方法

气象干旱制约着区域农业生产活动,通过监测预报、提前部署可有效降低其带来的危害。基于“先分解,后重构”思想,将自适应噪声完备经验模态分解法(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)、灰狼优化算法(grey wolf optimization,GWO)和支持向量机(support vector machine,SVM)相结合,构建CEEMDAN-GWO-SVM组合机器学习模型。以山西省1956−2007年逐月自适应帕默尔干旱指数(self-calibrated palmer drought severity index,scPDSI)为训练集,以2008−2020年逐月scPDSI值为测试集。采用scPDSI预测值与实际值之间的均方误差、平均绝对误差及决定系数作为评价指标,对该模型的预测效果进行了评价,并比较了该模型与常用的GWO-SVM和随机森林模型预测结果。结果表明:相较于两种常用机器学习模型,基于CEEMDAN-GWO-SVM模型预测得到的均方根误差可分别降低7.6%和19.5%,平均绝对误差分别降低19.9%和27.4%,决定系数则分别提高5.6%和20.3%,预测的干旱等级和实际情况接近。CEEMDAN-GWO-SVM模型预测精度优于GWO-SVM模型和随机森林模型,在气象干旱预测中具有较好的适用性。

基于学科交叉的水利水电工程硕士研究生人才培养模式改革

为响应国务院关于加快水利改革发展部署,促进中国向创新型国家前列迈进,基于太原某大学水利水电工程硕士研究生培养模式改革的实践需要,分析了当前该校水利水电工程硕士人才培养过程中存在的问题,提出了关于深化学科交叉融合发展的改革构想。通过构建学科交叉研究生培养平台、建立研究生多导师培养模式、完善研究生考评管理机制等多项学科建设工作,取得了较好的改革成效,为水利水电工程硕士研究生教育综合培养模式改革提供有益参考。

低氧对妊娠SD大鼠维生素D代谢的影响及可能机制

目的探讨低氧对妊娠SD大鼠维生素D代谢的影响及可能机制。方法选择成年SD雌性大鼠20只,将其分为常氧组(Normoxia组,8只)和低氧组(Hypoxia组,12只),按雌雄比例2∶1将10只成年SD雄性大鼠分配到以上两组,与雌鼠合笼饲养建立妊娠动物模型。应用ELISA法检测雌鼠血清维生素D水平;采用Real-time qPCR技术分析与肝、肾、胎盘维生素D代谢相关基因的表达情况;通过常规染色和免疫组织化学技术对胎盘进行形态学观察、分析。结果Normoxia组血清维生素D代谢活性物25(OH)2D3含量低于Hypoxia组,差异有统计学意义(P<0.05),即Hypoxia组代谢水平加快;Real-time qPCR结果显示,在低氧条件下,肝的CYP2R1基因表达量上调(P<0.05),肾的CYP27B1基因表达量上调(P<0.05),肾的CYP24A1基因表达量下调(P<0.05),胎盘的CYP2R1、CYP27B1基因表达量在两组无明显差异(P>0.05);胎盘的免疫组织化学结果显示,与Normoxia组相比,Hypoxia组CYP2R1、CYP27B1蛋白在胎盘的表达增加(P<0.05),而CYP24A1蛋白表达下降(P<0.05),且三种蛋白主要在胎盘滋养层细胞中表达;从胎盘染色切片的结果可知,Normoxia组和Hypoxia组在胎盘的形态上无明显改变。结论低氧可加快妊娠母体维生素D的代谢,其机制可能是由于低氧增加肝、肾、胎盘维生素D的代谢,同时破坏CYP24A1介导的维生素D负反馈机制;胎盘滋养层细胞中存在维生素D代谢系统和自分泌调节系统,且滋养层细胞可能是妊娠母体1,25(OH)2D3的来源。

含故障受油器机组转子-转轮系统振动特性分析

灯泡贯流式机组实际运行中,转子-转轮系统受各外激励影响易形成旋转部件与固定部件间的碰摩故障,极大影响机组的安全稳定运行。针对含故障受油器部件的灯泡贯流式机组轴系碰摩问题,构建转子处复合偏心影响下不平衡磁拉力模型,建立了多振源激励下含故障受油器灯泡贯流式机组受油器-转子-转轮耦合振动模型,对比分析了有无故障受油器系统弯扭耦合状态下振动特性的差异,对系统在励磁电流、转子质量偏心及转轮质量偏心变化时各自的非线性振动特性进行了讨论。结果表明:故障受油器的出现加大了转子、转轮非稳态运动范围,使系统产生不利振动进而引发故障;同运行工况及参数状态下的转子相较转轮表现出更大振幅强度,需引起重视。扭转自由度的加入加剧了转子振幅,增加了碰摩故障发生概率。此外,当转轮质量偏心发展到一定程度后,叶片处存在的不确定随机水力将使系统发生失稳现象。研究结果可为灯泡贯流式机组安全运行及稳定性分析提供有益借鉴。

基于改进蒙特卡洛法的漫坝风险率计算研究

漫坝风险评估对于大坝风险管理具有重要意义。首先构建了考虑洪水和风浪联合作用的漫坝风险分析模型,采用重要抽样和拉丁超立方抽样相结合方式代替蒙特卡洛法中的简单抽样对洪水和有效风样本进行抽样,建立二者联合样本空间。在此基础上,采用改进蒙特卡洛法对漫坝风险分析模型进行求解。以辽宁省大伙房水库为研究实例,计算结果表明:基于混合抽样的改进蒙特卡洛法与直接蒙特卡洛法模拟的漫坝风险率收敛结果基本一致,但前者计算效率明显高于后者。利用基于混合抽样的改进蒙特卡洛法进行漫坝风险率计算可行且高效。

食物不耐受:深入解析可发酵低聚二单糖与多元醇的影响

食物不耐受是一种常见的健康问题,影响着高达20%的人群。然而,由于相关表现和非免疫机制的差异,对其诊断和管理的认识仍存在较大分歧。该文回顾了目前关于高可发酵低聚二单糖和多元醇(FODMAPs)食物、相关症状、作用机制、食物不耐受特点及治疗方面的研究进展,分析了FODMAPs引起腹胀、腹痛等症状的机制。尽管FODMAPs与功能性胃肠道疾病的关系日益明确,但仍缺乏可重复的、精心设计的双盲安慰剂对照研究,这使得深入理解其机制、优化诊断和管理策略面临挑战。

受油器故障激励下转子—轴承—转轮系统稳定性研究

灯泡贯流式机组旋转部件与固定部件碰摩故障将极大影响机组的安全稳定运行。针对含故障受油器部件的灯泡贯流式机组轴系碰摩系统,建立了多振源激励下含故障受油器灯泡贯流式机组转子—转轮弯扭耦合振动模型及其运动微分方程。利用Floquet理论讨论了系统周期解稳定性。结果表明,故障受油器的出现从加剧系统失稳可能及更迭稳态与非稳态频次切换层面显著改变了系统动态特性,加剧了系统非稳态运行范围,需引起足够重视。研究结果可为灯泡贯流式机组安全运行及稳定性分析提供借鉴。

MapGIS中的DTM模块在非金属矿资源储量计算中的应用——以广西融安崖脚白云岩矿为例

结合工作实例,介绍了基于MapGIS的数字地面模型(Digital Terrain Model,DTM)分析技术在非金属矿山资源储量计算的应用方法。简要介绍白云岩矿体GRD模型建模过程,分类分级估算白云岩矿体资源量,与剖面法资源量估算结果进行对比。MapGIS中的DTM技术应用于非金属矿的资源储量估算后,结果准确,方法简便实用,提高工作效率,是建立数字化矿山和绿色矿山,实现矿山企业生产、经营、管理的信息化、智能化的方法之一。

中国水贫困与经济贫困空间耦合关系研究

在牛津大学水贫困指数和联合国开发计划署人类贫困指数基础上,分别综合考虑资源、设施、能力、使用、环境5方面和收入、支出、教育、健康、发展环境、家庭供养及就业6方面,构建适用于我国省际间进行比较的中国水贫困评价指标体系和中国经济贫困评价指标体系,利用主客观综合评价法为各指标赋以权重。对2009年中国各省市(自治区)水贫困及经济贫困水平进行评价,根据评价结果进行水贫困与经济贫困的耦合协调度分析并进行空间分异。计算结果能够反映我国水贫困水平和经济贫困程度的实际情况,并显示我国大部分地区的水贫困与经济贫困存在较高程度的耦合度,水贫困与经济贫困整体水平从西到东逐渐变好,得出我国水贫困与经济贫困为共生关系、在扶贫政策中应加入减少水贫困策略的结论。最后,从建立与完善水权制度、改善农业水利基础条件、保障饮用水安全和加强水生态保护与管理等方面对我国减贫问题提供政策启示。