考虑入库径流和负荷需求不确定性的水库优化调度研究

为量化水库入库径流和电网负荷需求的不确定性,分析二者对水库优化调度过程的影响,本文以三峡水库为例,引入鲁棒优化理论,建立径流和负荷的多面体不确定集合,结合k-means聚类算法对各不确定情景下随机模拟的入流和负荷情景进行聚类处理。建立以电站实际出力与计划出力偏差最小、总发电量最大和下游适宜生态流量改变度最小为目标的多目标优化调度模型。多目标粒子群算法求解结果表明:在考虑水库入流和负荷需求不确定性的前提下,各情景下的水库水位升降变化规律与实际水位变化规律基本相同,且与实际水位相比,水库能在更多时段维持较高水位运行,提高了三峡电站在蓄水期的整体发电水平。

博斯腾湖COD_(Cr)污染现状及影响因素分析

近几年博斯腾湖COD_(Cr)污染问题突出,制约了区域社会经济的可持续发展。目前有关博斯腾湖COD_(Cr)的研究,主要集中于非长序列的COD_(Cr)时空特征分析,而对造成这种时空特征的成因缺乏定量化分析研究。鉴于此,在收集分析博斯腾湖COD_(Cr)长序列变化特征的基础上,通过统计分析和模型模拟等方法,系统探讨了博斯腾湖COD_(Cr)污染的主要影响因素及其作用机理。主要研究结论为:入湖负荷和湖泊水位对COD_(Cr)的影响存在共轭作用,主导作用取决于水位阈值;当水位低于1047.1 m,水位稀释作用占主导,当水位高于1047.1 m时,入湖负荷占主导;湖泊水动力条件主要受风生流控制,近年来风速呈上升趋势,增强了湖区内部的水循环,进而影响西部湖区COD_(Cr)浓度;湖泊藻类浓度与水位呈负相关,而与COD_(Cr)浓度呈正相关,COD_(Cr)与藻类浓度显著相关性的内在机制是两者均受水位影响。该研究为博斯腾湖COD_(Cr)污染治理提供了科学依据,同时提出未来研究的关注点是加强对底泥、水温和溶解氧的垂向相关数据的监测,以进一步分析底泥对水体COD_(Cr)的影响。

径流式透平叶轮几何角分布规律对气动性能的影响

文章对径流式叶轮几何角对气动性能的影响进行了研究。研究发现:在出口几何角固定的情况下,调整几何角中间分布规律可以影响到叶轮的载荷分布形式;前加载的叶型总包角theta大,叶轮流道长;后加载的叶型总包角theta小,叶轮流道短。在叶片前半段,前加载叶型由于载荷较大,二次流损失及叶顶漏气损失均要大于后加载叶型;在叶片后半段,后加载叶型由于载荷的增大,二次流损失及叶顶漏气损失要明显大于前加载叶型;在叶片尾缘后的一段尾迹掺混区,后加载叶型的尾迹损失及掺混损失要明显大于前加载叶型。综合来看,叶轮几何角分布形式存在最佳值。

机床主轴静压气体止推轴承静态特性随参数变化规律研究

超精密机床主轴一般采用静压气体轴承支承。文章应用大型商业计算流体软件Fluent,并结合MATLAB神经网络拟合工具箱,训练拟合出不同参数与轴承承载力及入流质量流量的映射关系函数,基于此,研究了不同参数对单节流孔圆形静压气体止推轴承静态特性影响的规律。首先,将计算的压力分布与文献中的实验数据进行对比,来验证计算模型与边界的正确性;然后,采用MATLAB神经网络拟合工具箱,训练拟合出轴承半径、节流孔孔径、气膜厚度和外界供气压力与轴承承载力及入流质量流量的映射关系函数;最后,研究了静压气体止推轴承外部供气结构对轴承压力分布的影响;气膜厚度、节流孔直径和供气压力对轴承承载力及入流质量流量的影响。结果表明:外部供气结构对轴承压力没有明显的影响;气膜厚度减少、孔径和外界供气压力的增大会增大轴承的承载力;气膜厚度、孔径和外界供气压力的增大都会增大入流质量流量。

基于模糊来水量、模糊负荷的短期水火电调度

本文利用三角模糊数计及自然来水量及负荷的不确定性，用模糊机会约束来描述水库蓄水量约束及线路的安全约束，并通过线性规划求解本文模型。本文最后给出了一样例系统的计算结果。

基于动态入流理论的水平轴风力机动态气动载荷计算模型

针对叶素—动量理论的不足,考虑风力机运行环境动态变化时诱导速度场的滞后效应,利用加速势流方法,导出了附加质量的表达式,并以此建立新的风轮轴向受力表达式,与叶素—动量理论结合,得到了考虑动态入流效应的动态气动载荷分析模型。利用分析模型对一台1.25MW风力机在风速快速变化和快速变桨距时的载荷进行了仿真,结果表明,模型能够较好地反映诱导速度场的渐变过程、载荷的快速过冲现象以及之后逐渐回归稳态值的过程。

动态来流对风力机性能的影响

应用ICEM-CFD建立结构化网格,采用滑移网格的方法对NREL 5MW风力机的气动性能进行了数值模拟。计算了不同风况下风力机3个叶片表面的气动载荷分布,得到不同风况下风力机的气动性能。模拟结果表明,垂直风切变风况、阵风风况对叶片表面载荷分布影响较小,风向变化风况对叶片表面载荷分布影响较大;动态来流会使风力机近尾迹涡的位置及结构发生改变;垂直风切变风况下,风机尾迹速度在4D处几乎恢复到主流速度,阵风风况下,尾迹速度在6D处几乎恢复到主流速度,风向变化风况下,尾迹速度在10D处才接近主流速度。

表流湿地冬季运行效果及植物腐烂影响的初步研究

为探索改善表流湿地在冬季低效率的方法以及水生湿地植物腐烂对水质产生的影响,通过改变水力负荷(HLR)和进水方式研究了不同水力条件下表流湿地对CODMn、CODCr、NH4+-N、TP的去除效果,并采集不同水生湿地植物地上部分的样品,浸泡测定浸出液中CODMn的含量变化。结果表明,在冬季水温3～10℃、水力负荷为0.092m·d-1时,湿地对CODMn、CODCr、NH4+-N、TP的去除率分别为6.8%、30.2%、47.0%和25.1%。水力负荷降低到0.040m·d-1时可进一步提高净化效果。而水力负荷上升到0.21m·d-1后,表流湿地对CODMn、NH4+-N、TP的去除率几乎为零,对CODCr的去除率为负,出水中难降解有机质比例增大。将进水间隔从每日1次增加到2次后,湿地对CODMn的去除率显著提高。冬季水生植物腐烂释放实验表明,植物的叶比茎更容易腐烂并释放出还原性物质。在种植湿地植物时应尽量选择冬季释放速率较低的品种,如芦苇(Phragmitescommunis)等。

供热机组的热电负荷分配

根据供热机组的基本特性，将复杂的供热机组按照供热循环和凝汽循环划分为一定数目的简单等效机组，为了能更准确地描述机组的热力特性，采用考虑辅助汽水系统的单元进水系数法来确定机组的特性方程，然后建立相应的机组热电负荷分配的混合整数线性规划优化模型．实例证明，通过划分等效机组建立的负荷优化调度模型可靠性强，计算时间短，可以实时指导热电厂的最佳经济运行，不需投资仅通过优化调度就可使燃料消耗量约降低1%～3％．

基于随机来水量随机负荷的短期水火电调度

本文利用随机变量计及自然来水量及负荷的不确定性，用机会约束来描述水库蓄水量约束及线路的安全约束，并通过两阶段随机线性规划求解本文模型．本文最后给出了一样例系统的计算结果．

直升机旋翼桨叶动态气动载荷计算方法

为研究桨叶上的气动力，用动态入流模型计算的诱导速度，挥舞变形运动带来的相对气流，以及由于桨叶扭转和操纵线系变形带来的桨距角变化综合计入翼型气动环境，然后用Ｌｅｉｓｈｍａｎ和Ｂｅｄｄｏｅｓ发展的非定常气动模型计算了翼型的气动力。同时，考虑了桨尖形状对气动力的影响。最后，采用状态空间法对方程进行了离散化处理，以适合于计算机计算。编制了相应的计算程序，用于计算桨叶的气动载荷及其变形，并用算例分析了本方法的适用性。

带大载荷吊挂直升机悬停纵向操纵性分析

建立带吊挂直升机飞行操纵性分析的理论分析模型。在广义动态入流理论的基础上,基于经典非定常气动载荷理论,建立了尾迹畸变和尾迹耗散的实时分析模型。为模拟大负载情况下旋翼转速的波动,建立了双发准定常涡轮轴发动机实时仿真模型。吊挂模型为多段柔性吊索模型,包括吊钩模型和吊挂载荷模型。最后,对比计算和分析了吊挂飞行时的悬停操纵功效。

大沙河水库主要入库河流氮磷营养输入分析

为了解大沙河水库流域内营养盐输入对水库水质的影响,以2011年3月~2012年2月大沙河水库5条主要入库河流（大沙河、白沙河、双石河、富食河和沃江河）的水文水质监测数据为依据,分析了这些入库河流的流量和氮磷营养盐浓度,并估算了外源负荷总量,旨在为水库进行高效和合理的流域规划以及水质保护方案的制定提供科学依据。结果表明：位于西南方向的白沙河年平均流量最大（1.01 m3.s-1）,西北部富食河流量最小（0.23 m3.s-1）。各入库河流总氮平均浓度变化范围为1.62~4.37mg.L-1,总磷平均浓度范围为0.08~0.36 mg.L-1,其中富食河氮和磷营养盐的浓度最高,大沙河总氮浓度最低,白沙河总磷浓度最低,总体上西北部河流的氮磷浓度高于西南部河流。全年大沙河水库总氮输入量为176.7 t,总磷输入量为13.7 t。在所有入库河流中,位于水库北部的沃江河对水库营养盐输入量贡献最大,氮、磷负荷分别占总输入量的33%和32%,位于西部的双石河氮负荷最小（12%）,西南方向大沙河磷负荷最小（9%）。

长江重庆九龙坡河段泥沙淤积规律初步分析

根据原型实测水文资料和实体模型实测资料,对影响长江重庆九龙坡河段泥沙淤积的主要因素进行分析,得出了泥沙淤积量与年输沙量、年径流量、泥沙粒径和嘉陵江入汇汇流比之间的定量关系。在此基础上建立了综合反映各因素定量关系的计算公式。

海底隧道衬砌结构设计

海底隧道围岩水通常具有稳定水位和充足补给,隧道结构受长期的水压力作用,衬砌计算中应首先确定水压力荷载大小,并综合考虑隧道涌水量的大小,由此对衬砌断面的拟定、衬砌类型的选择、衬砌结构安全性进行评价计算。正在建设的厦门翔安海底隧道衬砌结构设计时,通过不同防排水方式下衬砌背后水压力特征的模型试验表明,作用于全封闭衬砌上的水压力是不能折减的;根据陆域和海域不同地段预测全隧道涌水量,由于无法满足运营期间的排水,衬砌结构必须采用全封闭形式或限制排放形式;利用ANSYS有限元软件,根据外水压力大小与围岩压力组合下对不同的隧道衬砌断面进行对比分析计算,以得出结构受力最为经济合理的断面形式;并以此断面按荷载结构模式法进行全封闭衬砌结构计算。计算结果及建设的实际情况表明衬砌受力合理。

旋翼动态升力实验及理论分析

建立了计入动力入流的旋翼动载荷分析模型，在旋翼模型试验台上进行了悬停状态总距激振的铰接式旋翼动态升力实验研究，理论计算与试验吻合很好。分析表明，激振频率越小，动力入流对悬停状态旋翼动升力影响越大；静态总距越小，动力入流的影响也越大。

局部瞬态风况下风力机叶片载荷计算

对叶素动量理论(BEM)进行改进,动量理论的计算仍在风轮坐标系下进行,而叶素理论的计算在叶片的局部坐标系下进行。在局部坐标系下能更准确地利用二维翼型的特性来计算气动载荷,同时也能更好地调用Beddoes-Leishman(B-L)模型,从而全面考虑到风轮锥角、局部风况甚至叶片弯曲变形的影响。再将动量理论和叶素理论统一在风轮坐标系下完成迭代。采用B-L模型预测二维翼型的动态气动性能时应用切向力分离点计算分离流切向力,从而提高模型对动态气动阻力的预测精度。结合改进的BEM理论和动态效应模型对Tjaereborg 2 MW风力机进行仿真,所得叶根挥舞弯矩相比经典BEM更接近测试值。

顶板运动与顶板突水关系的研究

以某矿40108工作面为例,首先通过理论分析和现场实测,确定40108工作面的初次来压步距67 m左右,周期来压步距30 m左右。其次分析了现场涌水量与工作面来压情况,确定涌水量增大期间的推进距离和来压步距大致相等。因此通过理论计算来压步距,推断顶板垮落的大概位置,预知涌水量增大的位置,为工作面顶板突水预防等工作提供依据。

非均匀进流下喷水推进泵的内流特性和载荷分布

为描述实际航行时喷水推进泵非均匀进流的结构特点,解释喷水推进泵实际性能与试验测试值之间的差异,采用雷诺时均模型和RNG k-ε湍流模型数值计算非均匀进流下喷水推进泵的外特性,对比后获得了非均匀进流下喷水推进泵外特性降幅曲线,其中扬程和效率的最大降幅均为30%。进一步求解内流场,结果表明:非均匀进流中的低能螺旋流受旋转叶片的诱导,在轮缘处演变为以周向分离涡为主的进口畸变流,流道堵塞,受排挤的工作流体因液流角过大在叶片轮毂处发生流动分离,最终卷吸形成螺旋分离涡;此分离涡沿径向扰动叶片前缘流场,诱发回流和二次流,加剧了水力损失。同时,分离涡破坏绕翼环流,改变叶片静压分布,导致叶片载荷由前载型转变为中载型,削弱了叶片做功能力。因此,内流特性和载荷突变共同证实了非均匀进流是喷水推进泵性能下降的主要原因。

跨行政区小流域水污染特征分析

跨行政区的小流域水污染特征复杂,且因行政主体不同而导致水环境治理困难。以合肥市二十埠河小流域为例,采用现场调查和模型计算相结合的方法,开展流域污染特征分析与研究。结果表明,点源为流域内最重要的污染源,由点源产生的各主要污染物入河负荷贡献率达47.3%~65.4%。各行政区域对河流的污染贡献率存在差异,上游的新站区对二十埠河的污染贡献率最高(COD占比47.88%, TP占比45.67%),下游的肥东县内存在大片农田和散户畜禽养殖,造成NH3-N入河负荷较高(37.96%)。新站区(汛期)和肥东县(非汛期)的NH3-N环境容量为负值,为了实现控制目标,分别需要削减NH3-N入河负荷21.60和81.18 t/a。为改善二十埠河水环境质量,建议将点源污染控制作为流域污染治理工作重点,并做好农业面源污染控制,解决NH3-N环境容量不足的问题。