深度调峰工况下超临界机组的干湿态转换策略研究

为寻求深度调峰工况下合适的干湿态转换方式,在2台超临界机组上,采用2种不同的干湿态转换策略,对协调控制方式下的干湿态转换及其对系统稳定性的影响进行了研究。结果表明:2种策略均能够实现协调方式下的干湿态转换,可以通过转态进行进一步的深调工作;通过煤、水协同控制或给水流量控制均可实现干湿态转换,但水煤比变化情况不同;干转湿过程中,受到2种策略的影响,系统稳定性(主汽温度、主汽压力)区别明显;在湿转干过程中,2种策略下的系统都表现出良好的稳定性。

基于模型的四足机器人步态转换控制研究

为了解决基于模型的控制方法在四足机器人步态转换过程中稳定控制问题,本文在仿生学和机构学基础上设计了一款四足机器人样机平台,并推导了机器人单腿运动学模型。在足端可达工作空间内规划了机器人抬腿高度和迈步步长,利用理想的复合摆线轨迹,通过合理控制步态周期,提出了一种过渡段变周期控制方法,实现了步态转换前后定速度控制和变步长控制,保证了步态转换前后速度不变或可变。为了验证所提算法的正确性和稳定性,分别开展了单腿足端轨迹实验和整机步态转换实验。在完成整机运动控制的基础上,对比了基于模型的控制方式和基于中枢模式发生器的控制方式在四足机器人步态转换过程的应用。仿真和实验结果表明,在基于模型的控制算法下,四足机器人可以实现步态的平滑转换,且速度能伴随步长和周期的变化实现调节,满足了不同速度下的行走要求,为四足机器的运动控制提供了参考。

生态系统稳态转换检测研究进展

在气候变化、人类活动等影响下,生态系统结构和功能可能发生大规模的突变,导致生态系统从一个相对稳定的状态进入另一个稳定状态,这种现象称为稳态转换。由于生态系统的复杂性,准确刻画生态系统多稳态并界定其临界点尚存在挑战,提升对生态系统稳态转换的检测和预测能力依旧是生态学领域研究的热点和难题。基于多稳态理论和稳态转换经典概念框架,阐释了稳态转换检测的理论基础;归纳总结出四种稳态转换检测方法的原理和优劣势;鉴于稳态转换的尺度依赖性,梳理了单一生态系统、区域综合生态系统和全球生态系统不同尺度下的稳态转换检测方法、研究思路和应用案例。基于研究进展和问题现状,提出在未来研究中,亟待发展适应复杂系统的综合检测方法;创新稳态转换多尺度分析的技术方法体系;深化生态系统稳态转换驱动机制研究,构建多元耦合机理模型;进而深化稳态转换检测结果链接生态系统管理的实践研究;解析生态系统服务和可持续发展机制。

洪湖湿地生态系统演变及稳态转换关键驱动因子阈值研究

利用19902020年洪湖水环境监测数据和20112020年洪湖沉水植物调查数据,探讨洪湖湿地生态环境演化规律,识别稳态转换关键驱动因子并确定其阈值。研究结果表明:19902020年以来洪湖水质变化主要总结为5个阶段和3个时期,整体上呈现出不断恶化的趋势;20112020年以来洪湖沉水植物Margalef物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson和Pielou均匀度指数分别降低32%、59%、60%和46%,特别是2016年洪涝灾害后沉水植物出现严重衰退;洪湖生态系统发生稳态转换的关键时期是2002和2011年,总磷是洪湖湿地生态系统稳态转换的关键驱动因子;清水态向浊水态转换的总磷阈值为0.092 mg/L,浊水态向清水态转化的阈值为0.051 mg/L。本研究可为洪湖入湖污染负荷削减量估算提供参考,为洪湖湿地生态修复的营养盐优先控制策略提供指导。

干旱区生态系统稳态转换及其预警信号——基于景观格局特征的识别方法

在日益加剧的气候变化和土地开垦、放牧等人类活动干扰下,具有多稳态特征的干旱区生态系统可能会经历从相对健康状态到退化状态的稳态转换,导致生态系统的功能下降。早期预警信号的识别是生态系统稳态转换研究的热点,也是管理实践中防止生态系统退化的关键环节。以往预警信号研究聚焦于通用信号如自相关性、方差等统计学指标,然而这些指标对于具有特定机制的干旱区生态系统可能并不适用。基于干旱区景观格局特征所发展起来的空间指标为生态系统稳态转换提供了独特的空间视角,对于理解干旱区生态系统退化过程和机理具有科学意义和实践价值。介绍了干旱区生态系统稳态转换现象及其转换机制;聚焦景观生态学的指标和方法,从空间视角总结基于干旱区景观格局特征的关键预警指标(植被覆盖度、植被斑块形态、植被斑块大小频率分布和水文连通性等),重点剖析这些关键指标的概念、量化方法、识别特征及其实践应用;最后针对指标的优势和局限性对未来的研究方向进行展望,包括发掘潜在景观指标,加强干旱区生态系统变化的多种驱动要素的相互作用机制研究,开展多时空尺度的实证研究,构建生态系统稳态转换预警信号的整体分析框架,以及加强指标阈值的量化研究等方面。

跌坎深度对底流水跃流态转换的影响

地形条件受限情况下,溢洪道可考虑在泄槽末端设置跌坎,通过增加射流沿程流速衰减来缩短消力池池长,也可以同时增大消力池突扩比,通过平面反向水流增加水体内部紊动进一步消减能量。基于已有射流扩散机理,研究无坎底流消能、跌扩式底流消能和矩形消力井井式消能的水流流态转换。成果表明:①强迫水跃淹没度为1.00~1.20时属于无坎底流消能,而跌扩式底流消能和井式消能则可用临界淹没度予以区分;②射流入水角度不变时,弗汝德数增大,相同跌坎深度下井式消能转化为跌扩式底流消能;弗汝德数不变时,入射角度增加,需要增加跌坎深度以保持井式消能。亦即,可以通过跌坎深度变化影响水流流态转化,并有效减小消能工在水流方向上的长度。

富营养化浅水湖泊稳态转换理论与生态恢复探讨

从清水稳态与浊水稳态转换的过程、稳态阈值、稳态恢复力等方面介绍了浅水湖泊的稳态转换理论,总结了浊水稳态与清水稳态恢复力的影响因素,以及清水稳态与浊水稳态相互转换的驱动力,分析了富营养化引起的植物群落演替和稳态转换的过程.根据稳态转换理论和太湖五里湖的生态恢复实践,提出以改善生境条件为稳态转换驱动力进行生态恢复,并阐述了降低营养盐浓度、提高水体透明度、清除某些鱼类、改善基底、调节水位、软围隔消浪等生境改善措施.

基于Mann-Kendall法的湖泊稳态转换突变分析

采用变化趋势与倾向率、Mann-Kendall趋势检验法和突变点分析法对1981~2008年间太湖湖泊稳态转换关键因子总氮（TN）、总磷（TP）和叶绿素a（Chla）进行突变识别,结果表明,（1）TN、TP和Chla分别在0.05、0.10和0.05水平上呈显著增加趋势;（2）TN浓度在1990~1991年间和1994~1995年间发生了两次突变;TP浓度突变点发生在1987~1988年;Chla浓度历史变化存在三个阶段,1981~1989年为第一阶段,尚未产生突变阶段,第二阶段为1990~1996年,突变过渡阶段,第三阶段为1997~2008年,属于突变后的状态;（3）综合TN、TP和Chla浓度历史变化存在不同阶段,结合各因子的历史变化序列,太湖湖泊稳态转换突变点为1988年和1997年,并把太湖划分为三个阶段,第一阶段为1981~1987年,TP浓度为0.025mg/L,属于草藻共存,接近于清水稳态阶段;第二阶段为1988~1996年,TP浓度为0.086mg/L,属于藻草共存阶段;第三阶段为1997到2008年,TP浓度为0.103mg/L,属于藻型浊水稳态研究结果表明Mann-Kendall法在湖泊稳态转换突变分析中具有一定的适用性.

浅水湖泊底栖-敞水生境耦合对富营养化的响应与稳态转换机理:对湖泊修复的启示

浅水湖泊中的初级生产者主要由分布在底栖生境中的底栖植物和生活在敞水生境中的浮游植物组成.底栖植物主要包括维管束沉水植物和底栖藻类等,浮游植物则主要为浮游藻类.贫营养浅水湖泊湖水营养盐浓度低,透明度高,底栖植物因能直接从沉积物中获取营养盐,往往是浅水湖泊的优势初级生产者.随着外源营养盐负荷的增加,湖水中的营养盐浓度不断升高,浮游植物受到的营养盐限制作用减小,加上其在光照方面的竞争优势,逐步发展成为湖泊的优势初级生产者,湖泊逐步从底栖植物为优势的清水态转变为浮游植物为主的浑水态,即稳态转换.在稳态转换过程中,浅水湖泊生态系统结构与功能发生了一系列变化,本文综述了浅水湖泊沉积物性质和生物(浮游植物、底栖植物、底栖动物和鱼类等)群落结构的变化,分析了这些变化对底栖植物、浮游植物之间竞争优势和底栖敞水生境间磷交换的影响,探讨了富营养化驱动的底栖敞水生境耦合过程变化和稳态转换机理.了解浅水湖泊底栖敞水生境耦合过程与稳态转换机理对富营养化浅水湖泊修复有重要意义.富营养化浅水湖泊修复实际就是重建其清水态,在制定修复目标时应该关注评价清水态的指标,如透明度、浮游植物生物量、底栖植物的覆盖度或优势度等.在开展湖泊修复技术研发与工程应用时,应该重点关注对底栖敞水生境耦合有重要影响的关键技术,如沉积物磷释放和底栖生物食性鱼类控制以及底栖植物(尤其是沉水植物)恢复等有关技术.

浅水湖泊生态系统稳态转换的阈值判定方法

浅水湖泊生态系统对人类干扰的反应会随着干扰力度的改变或增强而出现突然的变化,即发生稳态转换;对其机理和驱动机制的揭示将有助于对湖泊富营养化的控制及恢复。基于"多稳态"理论的稳态转换研究已广泛开展,但对浅水湖泊生态系统稳态转换的驱动机制结论各异,采用的阈值判定方法相差很大,主要有实验观测、模型模拟和统计分析3种。实验观测多关注少数特定指标,指标筛选过程复杂且工作量大;模型模拟虽能从较为全面的尺度上理解生态系统稳态变化的特征和主要机理过程,但在模型误差和不确定性的处理等问题上尚存在不足;统计分析方法基于对长时间序列数据的统计变化规律分析,用以判断或者预警稳态转换现象的发生,是目前最为常用的方法。目前稳态转换领域的研究大都是对已发生的稳态转换进行机制分析或过程反演,对未来预测与预警的问题仍然亟需加强。

湖泊生态系统稳态转换理论与驱动因子研究进展

湖泊生态系统会在长期的人为胁迫和短期的强扰动下发生稳态转换,稳态转换前后湖泊生态系统的结构和关键过程会发生明显的变化,探求浅水湖泊稳态转换驱动因子是科学合理确定湖泊管理策略的关键所在。对湖泊生态系统稳态转换的理论内涵、驱动机制进行了总结和探讨。湖泊生态系统稳态转换的概念主要含有发生的突然性和难以预知性、系统的结构与功能发生明显变化以及存在多稳态现象等内涵;具有非线性、多阈值、多稳态,以及修复过程中的迟滞效应等特征。湖泊生态系统稳态转换的驱动因子可分为外部驱动和内部驱动两种类型。外部驱动包括外源性氮磷负荷、气候变化、风浪、湖泊水位等因子;外源性氮磷负荷和气候变化的影响具有长期性和累积性,通过逐步削弱湖泊生态系统恢复力进而引发稳态转换;风浪、湖泊水位等为突发性因子,往往表现为稳态转换的直接诱因。内部驱动包括鱼类、水生植物等因子;鱼类主要通过对水生植物、湖泊底质、浮游动物等生态组分的影响引发湖泊生态系统稳态转换;水生植物对湖泊清水稳态可能不仅存在正反馈作用,也会在一定条件下存在负反馈作用。今后应加强沉水植物生长消亡的主要环境与生物要素综合作用机理、湖泊稳态类型与主控因素等方面的研究。

基于Copula的海洋生态系统的稳态转换

基于藻类与食植鱼类的生态动力学模型,采用非线性动力学方法,确定了典型控制参数的分岔区域.运用Copula方法,通过历史数据得到控制参数的概率分布.以分岔区域作为不同状态,建立了系统状态转移的马尔科夫链模型.运用蒙特卡罗方法计算转移概率矩阵,得到多稳态转换的平稳概率,并得到了使期望状态平稳概率最大化的控制参数值.

1000MW双切圆燃烧锅炉干湿态转换过程中水冷壁温度控制

针对超超临界双切圆锅炉干湿态转换过程中的水冷壁温度偏差大、超温的问题,采取了三个阶段的控制措施:干湿态转换前,优先投入上层磨煤机运行,提高锅炉压力和给水温度;转态过程中,维持合适的水煤比以及较低的中间点过热度;锅炉正常运行时,尽量提高炉膛火焰中心高度,使炉膛热负荷分布更加均匀,调整一、二次风配风方式,降低"热角"区温度。此外,取消了超温管的节流孔圈,增大质量流速。通过以上调整方法,有效缓解了干湿态转换过程中水冷壁超温问题,改善了水冷壁的运行工况。

浅水湖泊稳态转换预警识别方法局限与展望

浅水湖泊水体底泥交换强烈,极易受人类活动干扰,超过一定阈值即可能发生灾难性的稳态转换,对其有效识别有助于湖泊富营养化的及时防控与修复。浅水湖泊稳态转换可通过系统关键变量(叶绿素、溶解氧、浮游动物、鱼类等)的时间序列(判别不同稳态)、预警信号及阈值等进行识别,其中预警识别可为湖泊生态系统稳态转换提供预判信息,有利于早预警早行动。目前,浅水湖泊稳态转换预警识别因子(方差及自相关性等)主要用于"临界慢化"现象,但在强大外力作用、强烈随机扰动及极端事件下,这些"临界慢化"因子则可能出现误用或错用。基于浅水湖泊基本特征,针对稳态转换的不同驱动机制,探讨"临界慢化"因子的适用性与局限性,并展望其未来发展方向,旨在为湖泊生态系统稳态转换预警识别提供科学参考。

基于蜕变因子控制的机构构态转换原理及应用

在分析国内外变自由度、变结构机构研究成果的基础上,提出了蜕变因子-变约束运动副的概念:变约束 运动副通过控制两运动副元素的接触状态,改变运动副提供的约束数,使其具有可自动转换成高副和低副的功能。 开发出七种蜕变因子。给出了蜕变因子控制的概念,建立了'蜕变因子控制机构构态转换原理',通过原始机构选 择、组合和蜕变因子约束数U的自动控制,形成了具有特殊功能的蜕变机构。减速超越离合器和往复摆动增力扳 手的研制,验证了这一原理在机械装置创新设计中的理论指导作用。

湖泊生态系统稳态转换驱动因子判定方法研究进展

湖泊生态系统会在长期的人为胁迫和短期的强扰动下发生稳态转换,灾变性稳态转换将会导致湖泊水环境在短时间内急剧恶化,进而延缓和加大治理的进程及成本。探求浅水湖泊稳态转换驱动因子是科学合理确定湖泊管理策略的关键所在,现有的驱动因子判定方法主要有实验观测、统计分析和模型模拟。实验观测缺乏对生态系统整体的判断,仅采用观测数据并不能得出导致稳态转换确切的原因和效应;统计分析难以对未来作出预警;模型模拟可有效规避上述2种方法存在的问题,特别是机理模型是今后分析稳态转换的主要方法。有必要加强统计分析与模型模拟的结合、生态模型与传统水质水动力模型耦合等方面的研究工作。

随机干扰下湖泊生态系统的稳定性与稳态转换

首先建立了随机激励影响下的二维湖泊富营养化模型,运用随机动力学理论研究了该生态系统的随机稳定性与随机分岔现象,并分别探讨了参数和外部随机激励的变化对系统的稳定性与稳态转换的影响,研究结果表明随着控制参数的变化会引起系统发生稳态转换现象,同时还发现对水体中磷的浓度随机干扰是导致富营养化发生的重要因素。

涡轮叶型冷热态转换在液体火箭发动机中的应用

闭式循环液体火箭发动机涡轮叶片载荷大,温度分布复杂,叶片变形对气动参数影响显著。在以往的液体火箭发动机涡轮设计中,一般将设计出的叶片直接进行加工,而不考虑工作变形的影响。提出了一种叶片冷热态转换的方法,并以某发动机主涡轮为研究对象,首先通过气热固耦合仿真对比叶片变形对气动性能的影响,变形后的涡轮效率、流量、轴向力等参数均发生了显著变化,然后通过修正迭代对该叶片进行变形补偿,将热态工作叶片转化为冷态加工叶片。结果表明,该方法可以使叶型的气动参数得到精确控制,可开展工程应用。

600MW超临界直流锅炉干、湿态转换的控制要点探析

干、湿态转换是超临界直流锅炉的关键控制点之一,应平稳、顺畅度过,但操作中稍有不慎易造成超温或过热器进水等事故。结合彬长电厂600 MW超临界直流锅炉干、湿态转换的实际操作经验,分析其中发生的问题;提出转换过程的控制要点和注意事项。

城市街道分水口对洪水流态转换过程影响研究

随着城市化进程加快和全球气候变化加剧,城市洪涝灾害频发。研究城市街道的行洪特征,掌握城市建筑物对洪水流动的影响机理,对城市洪涝灾害治理具有重要的理论意义和应用价值。本文开展了城市建筑物对洪水运动影响的物理模型试验,在街道两侧布设分水口模拟建筑物不连续的分流效果,分析分水口位置及流量变化对洪水流态转化及水跃形态的影响。观测上游来流量变化、分水口位置等因素对洪水从急流向缓流过渡时的动力特征的影响,包括水跃发生位置、水跃形态转变、水跃漩滚长度、跃前和跃后水深比及分流比等。