Kriging水动力学代理模型在水库群优化调度中的应用

为解决传统水动力学模型结合调度模型求解耗时长的难题,使用代理模型模拟水动力学模型以提升求解效率。从金沙江下游—三峡梯级水库调度实际出发,结合水动力学和代理模型相关理论,建立了基于Kriging代理模型的水库群多目标调度模型并采用多目标进化算法对模型进行求解,最后采用投影追踪法对得到的多目标帕累托前沿进行决策。研究结果表明,代理模型的平均模拟误差≤1.5%,能够较为精确地替代原有长耗时水动力学模型并结合调度模型给出具有竞争关系的帕累托前沿及合理的折衷方案,对促进梯级水库综合效益发挥提供理论依据。

数字孪生中水动力学模型关键技术研究与应用进展

数字孪生技术正在水利行业快速应用发展。对水利数字孪生建设中水动力学模型的支撑作用进行了梳理分析,提出了水利数字孪生对水动力学模型的需求及解决方法。介绍了水利数字孪生中典型一维无压/有压水动力学模型模拟能力提升关键技术和大范围高精度二维水动力学模型计算效率提升关键技术。详细介绍了发展前沿中的坝堤溃决过程、暴雨山洪等特殊水动力学模型的数值挑战、关键技术、应用场景等方面内容。最后,从水动力学模型维度和功能、预测结果评估与实时校正技术、机理模型和数据驱动模型融合、虚拟计算与物理实体互馈模型等方面对水动力学模型发展方向进行了展望。研究成果可更好地支撑智慧水利建设。

纸尿裤吸水动力学模型构建与研究

纸尿裤产品开发和质量安全监控中,迫切需要开发一种准确的预测方法来快速评估纸尿裤的吸水性能。然而,纸尿裤的吸水性能受时间、pH、温度和盐浓度等因素的影响。为此,基于先前建立的二阶导数吸水动力学方程,结合溶液pH、温度和离子浓度的影响规律,建立了一种新的半经验模型来预测纸尿裤的吸水性能。结果表明,该模型能较好地预测纸尿裤在不同条件下的吸水率,其实际吸水率与预测吸水率的相对差异在4.5%以内。因此,该模型可为纸尿裤的质量控制提供良好的科学指导。

基于声子水动力学方程分析全环绕栅极晶体管的瞬态热输运过程

相较于经典的傅里叶定律,声子水动力学模型在描述纳米尺度超快声子热输运中已经展现出显著优势.全环绕栅极晶体管(GAAFET)通过三维沟道设计极大优化了电学性能,但其纳米尺度特征也导致自热问题和局部过热的挑战.基于此,本文针对纳米尺度GAAFET器件内的声子热传输特性开展理论和数值模拟分析.首先,基于声子玻尔兹曼方程严格推导了声子水动力学模型和边界条件,建立了基于有限元的数值求解手段,针对新型的GAAFET器件,分析了表面粗糙度、沟道长度、沟道半径、栅极电介质、界面热阻等因素对其热传输特性的影响规律.研究结果表明,本文构建的连续介质框架下基于声子水动力学模型及温度跳跃条件的非傅里叶热分析方法能够精确预测GAAFET内部非傅里叶声子导热过程,并揭示声子阻尼散射和声子/界面散射的作用机制.这项工作为进一步优化GAAFET的热可靠性设计,提高其热稳定性和工作性能提供了重要的理论支持.

淡水河一维-二维耦合水动力学模型构建及应用

对淡水河干流、主要支流、淡澳分洪河采用一维水动力模型建模,对惠阳主城区进行二维水动力模型建模,利用河道两岸进行一维、二维水动力耦合,模拟淡水河溃漫堤洪水演进过程。结果表明:除桥南排涝站到淡水站河段,水面线误差在20cm以上外,其余河段水面线偏差均在20cm以内,一维-二维水动力学模型计算的淡水河的洪水演进过程总体较为合理。研究成果对于流域防洪风险图的绘制具有重要参考价值。

MIKE21水动力学模型在洪泽湖水位模拟中的应用

洪泽湖作为淮河流域最大的平原水库和南水北调东线工程的重要调蓄水库,确保其优良的水质和稳定的水位至关重要。根据洪泽湖的地形和水文条件,利用MIKE21水动力学模型,模拟了洪泽湖的水位变化过程。结果表明,MIKE21模型能较好地模拟洪泽湖水位过程,模拟误差均在可接受范围内,且模拟精度可满足计算要求。

鱿鱼鲞复水过程中食用品质及水分变化动力学模型研究

为探究纯碱联合复配磷酸盐对鱿鱼鲞品质的影响,优化鱿鱼鲞的复水条件,本试验以鱿鱼鲞为原料,研究在碱发条件下,不同质量分数(0%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%)的复配磷酸盐对鱿鱼鲞复水后品质特性的影响,并利用3种复水动力学模型对鱿鱼鲞复水过程进行模型拟合。结果表明,纯碱联合一定质量分数的复配磷酸盐有利于提高鱿鱼鲞的复水品质。随着复配磷酸盐质量分数的增加,复水比呈上升趋势,当复配磷酸盐质量分数为0.5%时复水比最高;在食用品质方面,鱿鱼鲞复水后的硬度、胶着性、咀嚼性和内聚性整体显著降低,而弹性变化不显著,感官品质呈先变好后变坏的趋势;鱿鱼鲞样品的a^(*)值和b^(*)值总体呈上升趋势,pH值、L^(*)值和ΔE值则随复配磷酸盐质量分数的增加而略有下降。鱿鱼鲞的水分吸收曲线符合经典物质吸水曲线,3种复水动力学模型中Peleg模型拟合度最佳,可用于描述鱿鱼鲞的复水过程,由此得出本试验鱿鱼鲞的复水动力学模型方程:M_(t)=M_(0)+t[/1.269-0.366X+(1.969-0.573X)t]。通过试验验证模型准确度,所得模型预测值和实测值吻合度较高,能较好地预测鱿鱼鲞复水时水分变化情况。本研究结果为鱿鱼鲞高值化利用提供了理论参考。

水文-水动力学模型分析山丘区洪水风险

为了更好地分析山丘区洪水淹没风险,以界河流域为例,提出一种基于水文-水动力学模型的山丘区洪水风险分析方法;以整个流域为计算单元,局部网格加密处理,根据实测降雨洪峰数据对水文-水动力学模型进行验证,利用该模型计算不同降雨频率时洪水淹没范围,并结合层次分析法进行洪水风险分析。结果表明:50 a一遇、100 a一遇降雨频率时界河流域洪水淹没面积分别为3.22、5.04 km^(2),最大综合风险性指数分别为15.45、49.41;风险区均沿河道方向狭长分布,垂直河道方向延伸较少;模拟河道洪峰流量与实测河道洪峰流量误差小于10%,可准确模拟山丘区洪水淹没情况。

两种桥墩概化方法在一维水动力学模型中的应用

为了更好的模拟桥梁对河流行洪能力的影响,文章采用MIKE11模型,建立了阿哈来河整体一维水动力学模型。通过桥墩阻水比和将桥墩形状概化为计算断面两种方法模拟桥梁阻水情况,计算10a一遇和100a一遇两种频率洪水,分析不同工况下河道行洪能力,并对两种方法计算结果进行比较,分析其对桥梁阻水影响。由计算结果可知:两种桥梁概化方法下,河道整体水位相差不大,对河道整体行洪能力计算影响不大;天然河道在不同频率洪水条件下,过水断面面积随水位非完全线性变化,桥墩阻水比难以准确计算,易出现桥墩阻水比计算偏小的情况,文章建议采用将桥墩形状直接概化为计算断面的方法进行桥梁阻水计算。

横向振动状态下水润滑轴承摩擦动力学特性

低速重载等极端工况下摩擦诱导异常振动会极大地影响舰船推进轴系中水润滑轴承的稳定运转。针对水润滑轴承开展考虑横向振动的摩擦动力学性能研究,建立受横向振动效应影响的水润滑轴承混合润滑和流体动压润滑模型,分析2种状态下轴承的振动特性;通过将轴颈平衡位置下的坐标代入轴承横向振动模型中,得到轴颈的扰动量,研究不同激励幅值对轴承摩擦力的影响规律,探明弹性变形条件下水润滑轴承的摩擦诱导振动机制。结果表明:当轴承出现接触,横向振动对轴承的摩擦力影响较显著,将导致轴承摩擦力呈现非线性变化。研究结果为评估横向振动对摩擦力的影响程度、揭示轴承摩擦振动机制提供支撑。

MIKE21水动力学模型应用研究进展

MIKE21水动力学模型是研究地表水流运动的可靠手段和重要依据,模型关于平面二维水流的模拟,对于实际水情验证、水文变化计算、未来趋势预测具有重要意义。目前,已有许多专家学者对此展开了多角度、多层次、不同领域的实际应用,并对MIKE21模型的精确度和拟合度进行了反复验证。本文主要综述MIKE21水动力学模型在河道行洪分析、蓄洪区洪水演进、城市内涝风险分析和水利工程建设影响等方面的具体应用,讨论模型在不同模拟条件下得到的水文变化、一般结论以及应用局限性。在此基础上进行阐述和概括,并对MIKE21水动力学模型的应用和发展趋势进行展望。

非常规服役超临界锅炉的微纳尺度腐蚀动力学模型建立及应用

深度频繁调峰超(超)临界火电机组燃煤锅炉将服役于温度频繁、大幅度多变的非常规条件,然而,依赖于某一恒定温度下连续暴露时间的传统腐蚀动力学模型无法适用于非常规服役锅炉的腐蚀预测及安全评估。从锅炉高温受热面管内(处于超临界水环境)腐蚀的原子/分子尺度过程出发,提出了适用于超(超)临界锅炉非常服役条件的低密度超临界水环境合金腐蚀微纳尺度动力学模型构建方法,以及该模型在宏观腐蚀数据拟合及微尺度腐蚀过程解析方面的多尺度应用途径;获得了典型材料T92钢的微纳尺度腐蚀动力学模型,建立了以温度和膜厚为自变量的微纳尺度氧化膜生长速率模型,并开展超期服役(已知腐蚀程度)、频繁变负荷(非恒定温度)等非常规服役条件下锅炉的腐蚀预测,可为灵活调峰火电机组安全保障技术的开发奠定基础。

基于MIKE11的长江上游一维水动力学模型研究

金沙江下游梯级水电站的建设,对长江上游珍稀特有鱼类保护区内鱼类的繁殖生境产生巨大影响。文章运用MIKE11软件构建了长江上游宜宾-朱沱江段一维水动力模型,并利用2007年日序列水文站水文数据进行参数率定,结果表明,模型在率定和验证期模拟效果良好。利用模型输出结果对建模江段的水动力特征进行评价,以期为保护区鱼类栖息地研究和保护提依据。

基于水动力学模拟的灌区输配水系统优化调控模式研究

针对新疆建设兵团灌区目前存在的先进田间高效节水新技术对应着低水平、粗放型的运行管理,输配水已不能满足作物在滴灌技术模式下的灌溉需求,作物关键期需水得不到保障,滴灌技术难以发挥应有的效益等问题,以渠道的水动力学模拟为基础,结合特色作物棉花、红枣、玉米等典型农作物所需的滴灌灌溉制度,建立基于输配水系统水动力过程精准模拟的灌区渠道优化调控模型,并采用有限体积法和遗传算法求解。该模型在兵团典型灌区进行了示范应用,结果表明,基于输配水系统水动力过程精准模拟的灌区渠道优化调控模型,能够精准模拟渠道输配水过程,制定的输配水方案高效合理,能够缩短配水时间,减少弃水,保障作物关键期需水。在此基础上,提出了灌区输配水优化调控模式,实际灌溉中可根据灌溉需水情况采取相应的调控模式,为灌区每一次灌溉调控提供依据。

有水条件下羟基聚硅氧烷一步合成的反应动力学模型

以四甲基氢氧化铵为引发剂 ,八甲基环四硅氧烷为单体 ,水为封端剂 ,在改进的工艺条件下 ,一步制得羟基聚硅氧烷 .并采用凝胶色谱 (GPC)研究上述一步合成法的动力学 .在经典的环硅氧烷阴离子开环聚合理论基础上 ,结合水对反应的影响 ,提出一步合成法的反应机理并推导了反应动力学模型 .同时应用该模型定量计算出活性中心浓度 ,发现活性中心浓度随反应分迟滞期、增长期、恒定期 3个阶段 .而不同反应阶段活性中心络合结构的红外光谱 (FT IR)检测证实了上述结论 .

浅谈MIKE 11水动力学模型的搭建

MIKE 11是功能强大的河流水动力学和水环境模拟软件,在全世界被广泛应用,已成为多个国家河流水动力模拟的标准工具。文章通过对营口盖州市-鲅鱼圈区山前平原建立模型,利用MIKE 11模拟区域内的河网,并与分布式水文模型(MIKE SHE)耦合,模拟效果较好。

水动力学模型实时校正方法对比

选择典型的实时校正方法:传统的误差自回归、基于K最邻近算法(KNN)的非参数校正及基于Kalman滤波的多断面校正法,并以Kalman滤波与KNN结合构造综合方法,以淮河流域吴家渡—小柳巷区间作为试验河段,构建一维水动力学模型并与实时校正方法联合应用。简要介绍这4种方法的原理与模型构建方法,然后对比分析各种方法的模拟结果,尤其对模拟洪峰稳定性、峰现时间、峰现误差等进行比较,认为前3种基本方法均能在相当长的预见期内提高洪水的预报精度,而综合法实时校正法对洪峰部位的模拟更为稳定可靠、总体效果更好,更适合预报校正工作的需要。

水体叶绿素二维生态动力学模型研究

针对边界曲折复杂的河川型水库,以质量平衡方程为基础,以各生态变量的生态动力过程为核心,并结合水库的二维水动力学模型,建立了曲线坐标系下的水体叶绿素二维生态动力学模型,该模型结合水动力学条件,考虑了富营养化过程中的生物、化学和物理变化,给出了更为详细的富营养化信息,适用于计算区域复杂的水体。结合隔河岩水库的实测数据,用矩阵追赶法给出了模型的数值解,从而得到水库中总氮、总磷和叶绿素a的分布。经验证,模型的计算结果与实测值吻合较好。

基于水动力学数学模型的海湾填海岸线选择

海湾填海岸线的选择往往因顾及围垦面积、防洪、港口与航道以及生态诸方面对水动力学条件的不同要求而变得非常复杂。本文利用水动力学数学模型 ,以深圳湾为例研究了五种填海方案下的纳潮量、流场、潮位等海湾水动力条件的变化 ,讨论了流速、潮位变化对防洪、港口航道和红树林自然保护区的影响。在此基础上比较了岸线方案 ,指出了在考虑不同水动力评价指标时对应填海方案的优劣。分析表明 ,方案优劣次序因满足的对象不同而有所差异 ;为了最大程度地满足诸对象的要求 ,需要通过综合比较 。

水下机器人动力学模型参数辨识方法综述

以集中讨论水下机器人动力学建模和参数辨识方法、突出近年来取得的成就和未来的方向为主线,通过简要介绍水下机器人水动力性质与机器人几何外形之间的关系,给出基于牛顿-欧拉方程的6自由度动力学方程.经简化模型后给出需要辨识的模型参数.将参数辨识方法按经验法、试验法和计算流体动力学法进行分类,介绍各辨识方法的基本原理和目前相关研究现状,指出其优点和不足,展望水下机器人参数辨识方法的未来研究方向.