基于双调和样条插值和量纲分析的过闸流量计算

过闸流量的精确计算是保障调水工程安全运行的基础,过闸流量计算模型是数字孪生调水工程建设的重要水力模型之一。调度运行中虽积累大量的实时水情数据,但受控制模式和用水需求等因素的影响,实际监测数据多集中于少量的局部范围内,难以获得覆盖范围广且具有代表性的数据,导致过闸流量模型的泛化能力不足。针对上述问题,提出了一种双调和样条插值和量纲分析的过闸流量计算方法,在样本点较少的实际情况下,通过充分利用样本点的位置信息进行数据插补后,利用量纲分析法进行过闸流量计算。以南水北调中线工程岗头节制闸和西黑山节制闸为研究对象,对比分析双调和样条插值和量纲分析方法与单一量纲分析法在过闸流量计算中实测样本与拟合曲线的决定系数、计算精度等。结果表明,相比于单一量纲分析法,在代表性数据缺乏的条件下,基于双调和样条插值和量纲分析的弧形闸门过闸流量计算方法具有较高的计算精度,过闸关系曲线拟合决定系数约提高8%,过闸流量计算结果的绝对误差和相对误差都有所降低。

基于智慧水力学的长距离调水工程调度参数预测方法研究

为提高长距离调水工程调度参数的计算精度,提出了智慧水力学的概念,基于南水北调中线工程的运行监测数据,采用人工智能方法开展了长距离调水工程调度参数预测方法研究。在对数据清洗的基础上,基于长短时记忆神经网络(LSTM)模型建立了白河、十二里河、东赵河节制闸调度参数的预测模型,采用鲸鱼优化算法(WOA)优化模型的超参数并进行调度参数预测。结果表明:3个节制闸的闸前水位和流量预测值与其实测值的最大平均绝对误差分别为0.655 cm和1.326 m^(3)/s,说明智慧水力学理念和人工智能方法在长距离调水工程调度参数预测中的适用性和精准性。研究内容可为实现工程调度参数预测与精准智能调度提供理论基础。

槽身长度对南水北调中线工程典型渡槽水位波动现象的影响研究

南水北调中线工程大流量输水期间,部分渡槽出现了不同程度水位波动现象,对安全调度有一定影响,尤其是槽身越短的渡槽现象越明显。采用RNG k-ε模型和Tru-VOF方法,针对典型渡槽建立了不同槽身长度的若干组全三维数值模型,探究槽身长度参数对水位波动的影响。研究结果表明:渡槽下游尾墩出口处形成的卡门涡街是波动的策源地旋涡造成局部阻水,进而产生波动向上游传递。随着槽身长度增加,波动传递能量逐步耗散,流速最大值及水位波动幅值不断减小,当长度超过800 m后,水位波动能量基本耗散。成果可为工程平稳调度和安全运行提供借鉴与参考。

软基上的风机塔架基础结构接触特性研究

针对砂土软基上的大型风力发电机组塔架基础结构,基于ANSYS平台建立了三维有限元数值模型,引入了基础钢环与混凝土及砂土地基之间的非线性接触,研究了软基对风机塔架基础特殊形式的受力影响,明确了塔架基础结构的受力特性和规律。对基础与地基的脱开、滑移现象进行了细致的分析。研究认为,对于大型风机基础分析考虑接触特性是必要的。该研究成果为风机基础的设计和优化提供了科学依据。

洹河景观水闸工程抗震安全评价研究

针对洹河地区特有的地质条件和高烈度抗震要求,基于ANSYS平台建立了水闸-地基三维有限元模型,进行了地震动时程分析。研究了水闸结构的地震动应力和位移响应,分析了结构的薄弱部位。结论显示:规范要求的水平向地震作用,垂直水流向的地震作用对水闸结构是控制性要素。在水平方向地震作用下,于槽闸结构整体安全,但框架结构柔度较大,局部需加强配筋。

兆瓦级风机塔架基础地基力学特性研究

以内蒙古辉腾锡勒风电场为例,基于ANSYS平台建立了风机塔架基础三维有限元数值模型。考虑基础与地基的接触非线性,针对从砂土软基到刚性地基的过渡变化,进行了多工况敏感性分析。研究了不同地基力学特性对风机基础结构沉降的影响,探讨了塔架基础结构的受力特性和规律。可为我国类似风电工程基础结构设计和优化提供参考。

大型风力发电机组基础结构配筋型式研究

建立了风机扩展式基础结构的三维有限元数值模型,结合风荷载的复杂性,对基础结构各种配筋方式进行计算分析。引入接触设置和混凝土材料非线性,研究了双向正交与径环向配筋等方式对结构受力和变位的影响,分析了不同荷载作用方式的影响程度,明确了基础结构受力和变位规律。计算结果提出了风机基础设计合理的、经济的配筋方法,为基础的设计和优化提供了科学依据。

基于CDP本构的风力发电机基础损伤研究

在风致荷载往复作用下,风力发电机基础产生的疲劳损伤破坏不容忽视,因此文章建立了风力机"地基-基础-塔架-叶片"的一体化耦联模型。该模型基于混凝土塑性损伤本构,研究了风致荷载作用对基础损伤分布的影响,随着风致荷载的增加,揭示了基础不同部位损伤演化发展的过程。在不同风致荷载比作用下,其对风力机基础损伤的分布区域及特征位置影响不同,靠近基础钢环两侧的混凝土损伤较严重,且随着风载的施加,该区域混凝土开裂较早,是基础结构的薄弱部位,运行期须要重点关注该区域损伤破坏的发展情况。可通过加强钢环内外侧配筋或改善钢环体型来满足风力机安全稳定运行的要求。

基于施工仿真的水电站蜗壳保压优化方案分析

蜗壳结构是电站厂房的核心结构物,为确保大型水电站安全稳定运行,优选合理的保压值是关键。以某大型水电站充水保压蜗壳结构为例,基于ABAQUS平台引入混凝土损伤塑性模型,采用仿真算法优化分析了蜗壳结构保压值,探讨了钢衬应力的规律和间隙开度变化的不均匀性,并分析了保压值变化对结构损伤分布和发展过程的影响,优选了适合工程的保压值。

双扰动条件下水轮机竖向振动传导功率流分析

为分析水电站实际振动的复杂扰动对结构动力特性的影响,在单扰动分析的基础上,结合功率流、Kronecker代数、Hadamard积及随机摄动理论,推导了双扰动条件下的功率流随机参数结构分析方法,并应用于水电站竖向振动传导分析。通过水电站厂房结构振动分析表明,双扰动分析方法的结果是正确的,可分析各参数扰动对能量传导率的灵敏度问题。据此可更全面的分析水电站竖向振动的传递路径,同时为解决复杂扰动的水电站振动传递路径系统分析提供一种新的解决思路。

大型风机扩展式基础上阶高度敏感性分析

针对大型风机扩展式基础台阶上阶高度的变化,基于ANSYS平台建立了不同高度的多工况三维有限元数值模型。引入基础钢环与混凝土及地基之间的非线性接触,研究了上阶高度变化对风机塔架基础特殊形式的受力影响,明确了基础结构沉降规律。对台阶变化引起的结构受力特性的改变进行了分析,确定和提出了合理的台阶高度范围。

大型浆砌石重力坝三维有限元结构计算分析

宝泉抽水蓄能电站下水库浆砌石重力坝存在坝体弹模差异和材料变异性等问题,应用三维空间有限元方法,对大坝的应力、位移分布规律进行了研究,并对多种水位工况下坝体的应力变形状态和坝踵、坝趾应力进行了计算比较分析,同时揭示了大坝及坝基的应力分布情况。计算分析结果表明,大坝安全可靠,坝体结构总体上达到了规范要求。在系统总结研究成果的基础上,为工程建设提出了合理化的意见和建议。

水平轴风力发电机组耦联体系模态分析

基于ANSYS平台建立了水平轴风力发电机的三维"一体化"耦联数值模型,研究风力发电机组塔架的频率和振型。比较了"一体化"耦联模型与"传统集中质量法"模型的计算差别,研究了地基与顶端机组质量对塔架模态的影响,探讨了塔架在工作时可能发生的共振情况。"一体化"耦联模型和"传统集中质量法"模型对应振型规律相似,但自振频率差值较大,耦联模型更加符合工程实际。

基于CDP本构的风电基础混凝土软化特性研究

为了研究流固耦合作用下风力发电基础的损伤机理,建立了风力发电机组“叶片-塔筒-基础-地基”耦联系统模型,基于混凝土塑性损伤本构,探讨了不同的混凝土软化特性对基础损伤分布的影响,并揭示了随着风致荷载的增加,基础不同部位损伤的演化过程。结果表明:不同的混凝土软化段特性对基础损伤程度及范围有一定影响,但更多的是影响损伤发展的速率,即混凝土开裂后的承载能力降低的速率;应力最大值均出现在顺风载方向基础环对应下阶的底部,即,混凝土软化曲线越陡,基础应力值越大;在基础应力发展过程中,各工况下基础应力变化趋势基本一致,损伤首先出现在迎风侧方向基础环对应的下阶底部,并逐渐顺钢环边缘向两侧延展最终形成贯穿带,其中工况四损伤最大达到0.878。

基于无线光通信设备的多光轴平行度校正系统研究

无线光通信设备的光轴平行度是影响设备性能的重要指标。设计了一种光轴平行度校正系统,利用无线光通信设备发射与接收光路在成像监控相机中的坐标偏移对光轴平行度进行校正,实现平行度误差不大于30 urad;并设计了一种自校准机制,避免平行度误差受环境变化的影响,提高平行度调试精度。

水电站课程建设教学改革实践方法的调查研究

结合目前我国水利水电工程的发展趋势与特点,探索了水利水电工程专业主干课程——水电站的教学改革方法与实践,提出了从几个方面进行教学改革的措施,提高了教学质量,收到了良好的教学效果,为培养水利水电工程专业复合型工程技术人才提供了基础。

基于流固耦合效应的梯级泵站输水管道振动特性分析

为解决管道结构固有振动特性分析中选取高精度流固耦合模型的方法问题,以景电工程中梯级泵站输水管道为研究对象,运用附加质量法和直接耦合法原理,建立不同的流固耦合模型,对其进行固有模态特征提取,并将求解结果与SSI法模态辨识结果对比。结果表明:直接耦合法模型的结果与SSI法辨识结果吻合得较好,最大误差为3.62%,同阶次的计算精度均优于附加质量模型,频率间隔小,弥补了附加质量模型出现的模态缺失现象;直接耦合模型的计算结果在模拟阶数和精度方面都优于附加质量模型,能较好地反映管道结构的固有振动特性,可在复杂管系结构的动力特性分析中应用。

宝泉浆砌石重力坝三维有限元动力分析

考虑地震动水压力作用和地基弹性的影响,采用《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-2000)推荐的振型分解反应谱法,对宝泉浆砌石重力坝进行三维有限元动力分析.计算结果表明,大坝整体上的应力和位移能满足抗震设计的要求.在坝踵局部区域、范围很小的拉应力不会影响大坝的安全.

埋藏式月牙肋钢岔管结构三维有限元分析

采用三维有限元方法,应用自编的弹簧单元加载程序和ANSYS软件,考虑钢岔管与围岩间的缝隙值,按岔管与围岩联合承载,对某水电站的埋藏式月牙肋钢岔管进行了结构计算,分析了钢衬、混凝土衬砌与围岩联合承载结构特性,探讨了围岩性能和初始缝隙值的敏感性。结果表明,钢岔管与围岩联合承载时钢衬及肋板应力变化梯度趋于平缓,围岩约束钢衬的位移使其分布趋于均匀,采用弹簧单元模拟回填混凝土和围岩有效、可行。

风力发电机基础接触问题研究

以辉腾锡勒风电场工程为例,构建了考虑接触非线性的风力发电机组基础的三维有限元模型,研究了风力发电机组钢筋混凝土基础的基本力学特性。结果表明,该方法更真实、合理,可为我国风机基础设计和优化提供参考。