基于基因表达式编程算法的数据驱动型平板闸门流量计算方法

灌区是国家水网建设的重要内容,精准量测和控制过闸流量过程是灌区用水管理的关键。为实时获取高精度的平板闸门过流量,以物理试验为基础,首先采用仿真模型分析了不同工况下闸前闸后流线与流速分布、水深-流量变化关系,其次,以仿真模型的模拟结果作为训练集,采用基因表达式编程算法(Gene Expression Programming,GEP)构建了融合闸前/后水深与开度的闸门过流量算法,并以更多的仿真模型模拟结果作为测试集,对比分析了该算法的性能。结果表明:①fluent数值模拟能在不同闸门开度和流量组合下重现复杂流线和流速分布过程,且模拟的流量过程与实测结果拟合良好,但效率低下,无法满足实际闸控的实时性需求;②GEP算法能够保持仿真模型的精度,且能达到实时计算;③与存在多个率定参数的经典闸孔出流分段公式相比,无任何率定参数的GEP算法的精度更高;④以仿真模型的模拟结果为基准,GEP算法比BP神经网络的精度更高、泛化性更好。因此,GEP算法更适宜平板闸门过流量的计算,可为灌区用水管理提供技术支撑。

滑坡涌浪作用下某电站事故闸门动力响应分析

滑坡涌浪可能造成闸门大变形和失稳,研究某电站进水口事故闸门在滑坡涌浪动水压力作用下的动力响应问题对电站安全生产具有重要意义。采用自编程序模拟了不同工况下库区滑坡涌浪过程,将滑坡涌浪数值动水压力转化为施加在平板钢闸门有限元模型上的节点荷载,利用动力时程方法得到了闸门在滑坡涌浪作用下的动力响应,依据规范对闸门的动力响应做出评价。结果表明:闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用位移和应力响应值最大,在死水位下受滑坡涌浪动水压力作用闸门的动力响应影响更为明显;闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用的位移响应最大值为9.27 mm,Mises应力最大值为192.06 MPa;各个构件动应力水平较低,满足规范要求,在滑坡涌浪动水压力作用下可安全运行。

基于物联网和PLC的灌区测控闸门智能化控制设计

为了更好地满足灌溉系统的要求,针对明渠平板闸门过闸流量特性,提出一种基于物联网和PLC的灌区测控闸门智能化控制系统,以期实现对流量的准确控制,进而实现灌溉需求。结果表明,周奕琦、李红及吴立新流速流量系数对系统的匹配度均有不同。其中,周奕琦公式在工况3条件下最大相对误差为37.57%,李红公式误差在20%处浮动,而研究所提出的公式相对误差仅为4.16%,表明研究提出的公式对于系统的实用性较强。研究结果可为灌区测控闸门智能化控制系统的设计提供参考。

调水工程分层取水口控流平面钢闸门流激振动特性研究

随国家水网工程建设,调水工程分层取水口安全变得尤为重要。在分层取水口闸门控流时闸后可能存在明流、淹没流等不同流态,导致闸门存在不同振动响应特性,需对各流态下的闸门安全进行评估。以某工程为例进行了闸门模态分析及流激振动试验。结果表明,闸后明流、淹没流时振动各参数小于相应标准值;闸后有水跃拍打闸门底部时振动加速度偏大;通过减小过闸流量避开不良流态后振动加速度小于相应标准值。因水力因素导致的振动偏大可通过调度运行方式减小,研究结果可为类似工程提供参照。

BIM技术联合数值模拟在河道平板闸门安全评价中的应用

针对河道平板闸门采用规范计算公式无法反映整体空间受力特性且无法计算具体锈蚀等非设计工况的问题,以某河道平板闸门为研究对象,笔者采用BIM技术联合数值仿真技术对闸门进行安全评价,通过采用BIM技术建模并进一步联合数值仿真技术对其进行不同设计工况及锈蚀工况下的数值模拟及安全评价。结果表明:采用该联合安全评价方法可对闸门进行有效安全评价;同时通过结果云图可直观反映闸门结构状况。该方法计算便捷、效率高,可为河道平板闸门及其他金属结构的安全鉴定提供新思路。

基于GaN器件的有源箝位正激变换器设计

有源箝位正激变换器因为开关管的软开关控制,可以降低高频下的开关损耗,已是中型功率隔离变换器实现高效率、高功率密度的主流解决方案。文中基于有源箝位正激变换器设计一款输入28 V、输出3.3 V/30 A的电源样机,开关频率为700 kHz,原边主开关管采用低栅极电荷、低输出电容、零反向恢复损耗的氮化镓(GaN)器件,再结合平面变压器技术及次级同步整流(SR)技术,使样机峰值效率达到95.13%。最后通过对样机测试结果分析来验证方案的高效率和高功率密度。

平板连接形气动盾形闸门安装施工工艺

气动盾形闸门即气盾坝,是兼具钢闸门和橡胶坝两者优点的新型水工闸门,其防洪渡汛能力突出、运行管理简单、景观效果好,是近年来水利及景观工程中采用较多的景观坝。气动盾形闸门按锚固形式分为平板连接形和楔形夹铸具形两种,主要介绍了平板连接形气动盾形闸门安装施工工艺及质量控制要点。

大跨度平面上翻闸门设计要点分析

近年来,我国沿江沿海城市在防洪潮和水环境整治中,水闸建设逐渐朝着大型化、景观化和生态化方向发展。以南沙中轴涌东闸为依托,着重介绍了大跨度平面上翻闸门与启闭机的布置,门体结构及止水设计,运输安装、检修及运行管理等方面的问题。有条件时充分利用在线监测技术,实现远程智慧化监测监控,保障运行安全。本工程设计可供类似工程参考。

平板闸门闭门过程水流流态数值模拟研究

本文以某水利枢纽工程多道闸门为研究对象,采用VOF方法、UDF命令与动网格技术对其进行了数值模拟,得到了平板闸门闭门过程的水流流态与压力分布,发现随着开度减小,速度先增大后减小,压力先减小后增大,最值区域出现在开度0.6~0.7之间,最小平均压力27866Pa,最大平均压力36754Pa,揭示了水流流态与压力分布规律,随闸门开度减小会出现旋涡与水体分流现象,上下游顶缘压力均先减小后增大,下游底缘压力顺水流减小,上游底缘压力顺水流方向先减小后增大。研究了入口速度对水流流态的影响,发现入口流速不同对流道速度值有一定影响,对水流流态分布没有影响。

闸门有限元分析及其有无水工况下振动特性研究

应用数值模拟方法对秦淮新河节制闸门在现有布置型式下进行了整体及主横梁应力分布、位移变形程度的仿真分析。发现闸门整体最大应力为33.754MPa,最大位移为1.2962mm,二者都出现在底部,主横梁的最小应力均在中心处,左右边柱与主横梁1相连接的地方,数值同样达到最大值但最值区域很小。研究模态分析原理,使用模态分析方法,对闸门无水、有水状态下频率进行了计算,以探究水体对该闸门振动特性的影响。计算结果表明无水、有水状态基频分别为2.7454MPa、3.1746MPa,闸前有水时,闸门的振动频率出现了明显下降,增加了闸门振动的可能性,会对闸门的安全性和稳定性造成影响。通过有限元和模态分析对安全性进行了研究,提出了增强安全性的建议。

深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性试验研究

闸门小开度运行时,在闸前水头、闸门槽的影响作用下,闸后水流流态较全开时不同,流态较为复杂。通过物理模型试验与理论分析相结合的方法对深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性进行了研究,结果表明:小开度平板闸门后水流容易出现水流射顶等不良流态现象,流态沿程变化可划分为“收缩段、扩散段及破碎段”3个阶段;闸后水流水舌高度与水舌长度均随闸门开度的增加而减小,随流量的增加而增加;时均压强压力峰值与流量同步增减且压力峰值靠后,闸后底板有负压出现,容易产生空化空蚀破坏。因此在实际工程中,需要采取一定的工程措施来改善小开度平板闸门后水流流态,避免闸后出现水流射顶等不良流态现象。研究成果可为深孔平板闸门小开度的运行与防护提供借鉴。

间隙装配工况下阀杆动密封结构接触压力试验研究

平板闸阀用于接通或切断管道中的流体介质。由于阀杆的动密封结构易出现泄漏,会造成严重的安全事故。阀杆填料密封性能是制约装置长期可靠运行的关键因素。针对阀杆动密封结构在间隙装配工况下密封面接触压力精确计算的问题,以Z943Y-300Lb高压平板闸阀为例,对其阀杆动密封结构的接触压力机制进行了理论推导、仿真分析和试验研究。首先,借助弹性力学理论,推导了阀杆动密封结构的轴向力学模型,在多工况条件下对其进行了接触压力理论分析;然后,利用ANSYS软件对阀杆动密封结构进行了接触压力静力学分析,并研究了阀杆内、外存在不同装配间隙值对其力学分布的影响;最后,搭建了试验测试平台,进行了高压平板闸阀密封面不同位置的接触压力测试,并根据测试结果对仿真结果的正确性进行了验证。研究结果表明:在进行间隙装配时,接触压力最大值小于无间隙装配的接触压力,内接触压力高达2.8 MPa,外接触压力高达2.3 MPa;外间隙值为0.2 mm时,内、外接触压力差最小,仅为0.39 MPa;接触压力理论值与测试数据误差仅为2.3%。该研究可精确获得密封面不同位置处的接触压力。

一种预先降低平板闸阀启闭力矩的新方法

为了解决高压管线平板闸阀启闭力矩过大的问题,根据密封机理,建立浮动阀座-闸板密封结构的流固耦合体动力学模型,以密封面的接触压力为启闭力矩的评价指标,研究闸阀的不同开度对密封面的压力F_(MZ)、相对力矩P、流体流速V以及流体流动的影响规律。基于上述研究,提出一种预先降低闸阀启闭力矩的多级减压结构,通过控制流体介质流经密封结构前的压力,有效地降低闸阀启闭力矩;分析了多级减压结构参数R_(1),D_(1)和L_(1)对总扭矩的影响规律。研究表明:在闸板启闭开始/结束时,应加快启/闭速度,可减小流体的压力载荷对密封结构的冲击损伤;提出的多级减压结构使流体介质在流经密封结构前压力减少86%,有效控制了启闭力矩,保护了密封结构。本文提出的控制方法可为阀门的密封结构设计与优化提供理论基础,为工程应用提供参考。

基于Archard理论的浮动密封结构磨损特性试验研究

管线闸阀工作过程中,常常会因密封接触面的磨损而导致其密封失效。针对这一问题,以代号为Z943Y-300Lb的高压管线平板闸阀为例,对其浮动密封结构的磨损特性进行了理论推导、仿真分析和试验测试研究。首先,运用了任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法和Archard磨损模型,对浮动密封结构启闭后的接触面磨损厚度进行了理论推导;然后,根据浮动密封结构特点,提出了以全局磨损量均方根值(RMS)为评价指标的方法;接着,利用ABAQUS软件,对浮动密封结构进行了摩擦动力学仿真分析,并研究了不同启闭次数、密封面宽度对浮动密封结构磨损特性的影响问题;最后,采用最小二乘法建立了高压管线平板闸阀密封面磨损量预测模型,预测磨损等厚度时所允许的磨损寿命,并根据试验测试结果对仿真结果的准确性进行了验证。研究结果表明:相对于其他区域,区域Ⅰ、区域Ⅱ的磨损量较大;启闭速度对闸阀密封结构的磨损寿命影响较大,随着启闭速度的增加,密封结构的区间磨损寿命呈现先增加、后减小的趋势;启闭速度为210 mm/s时,闸阀密封结构的磨损寿命最大;在一定的范围内,其磨损寿命随着密封面宽度增大而增加。该研究分析可为闸阀密封结构的优化设计及寿命预测提供理论基础。

基于CATIA平台平面钢闸门的设计

法国达索公司三维设计软件CATIA,具有三维建模速度快,模型质量高,参数化成果系统的特点。水利工程平面钢闸门具有外形相似,结构相似的特点,在二维制图过程中容易出现重复性劳动,笔者认为如果使用CAITA三维建模并参数化该模型,可以实现外部Excel表格驱动,提高工作效率。

川派中医韩懋脉学思想探要

川派中医韩懋,由儒入医,医名盛于一时。所著《韩氏医通》在四诊中尤重脉诊,继承《内经》《难经》寸口脉诊、分定脏腑和五脏平脉思想,形成一套完整的指法,并进一步详述五脏平脉及其诊断意义。韩懋以右尺切诊命门之火,认为三焦为其流行通道,元气为其表现形式,命门之火为“呼吸之根,性命之蒂”。对于各家脉学思想,韩懋提出自身理论见解,批判继承、补充发展。除此之外,韩懋提出绢上习脉,为后代学习者提供脉学学习范式。本文旨在通过系统总结韩懋脉学思想,为中医临床提供脉诊思路。

旁海船闸阀门水力特性与防空化技术研究

旁海船闸输水阀门采用平板阀门形式,其工作水头达23.0 m,阀门顶初始淹没水深仅7.5 m,阀门水力学问题是该船闸水力设计较为关键的技术难题。通过物理模型试验研究,提出突扩廊道体型,优化阀门门体结构和门槽体型,探讨阀门段水力特性和空化特性。研究表明,在优化阀门门体结构和门槽形式的基础上,通过突扩廊道体型、门楣自然通气保护(必备措施)和跌坎强迫通气保护(储备措施)可有效解决该船闸平板阀门空化问题。

平板闸门液压自动锁定梁的开发与应用

通过对平板闸门运行状况的分析,根据现场运行要求和现场实际情况,研究开发了"液压-滑道-行程开关"式锁定梁自动投退装置,实现了远方启停操作和运行状态监视,现场运行效果良好。对装置设计的关键点进行了分析,为实现平板闸门自动化操作提供了借鉴经验,为提高闸门启闭机运行的可靠性和运行人员工作的安全性提供了一定的保障,该装置具有良好的推广价值。

元坝气田井口装置平板闸阀故障分析及对策研究

元坝气田为国内第二大高酸性气田,具有气藏埋藏深、硫化氢含量高以及地层压力高等特点,目前气田气井井口采用的是抗硫级别为HH级、压力级别为105MPa的采气树,但投产3年以来,井口装置平板闸阀仍出现一系列故障,给气田井控工作的正常开展带来了挑战。以井口装置平板闸阀为研究对象,统计可知气田井口装置平板闸阀常见故障主要包括外漏、开关不灵活、内漏以及开关不到位。结合闸阀设计机理、外部条件以及人为因素,分析得到造成平板闸阀故障的原因主要有密封组件失效、轴承以及销钉损毁、阀板材质疏松或杂质引起密封不严等。针对井口装置阀门故障以及故障原因,提出更换阀门、更换阀门密封件、更换轴承、注脂堵漏以及阀门活动解卡等处置措施;同时提出加强阀门维护保养、保证盘根等易损备件充足以及保持气井合理工作制度等合理建议。

有冰盖条件下平板闸的输水能力研究

高纬度地区的河流在冬季常会形成冰盖、冰塞或冰坝,水流从明流变为封闭的暗流,水流的水力条件、热力条件和几何边界条件发生改变,出现冬季特有的冰情现象。采用人工模拟的冰盖进行试验,分析冰盖的淹没程度以及冰盖前缘与闸门的距离变化时闸门出口流量系数的变化情况。结果表明:出口流量系数随着冰盖淹没程度的增大而减小,随着冰盖前缘与闸门之间距离的增加而增大。