抛投防汛石沿坡面滑滚落距影响因素研究

为论证抛投时防汛石沿坡面滑滚的落距影响因素,基于黄河下游顺坝区沿岸坡抛投工况,建立理想情况下日常根石除险加固的抛投防汛石模型,推导考虑流速、水深、河堤坡度、边坡粗糙度的理论公式,通过水槽试验对理论分析结果进行验证比较,找出不同形状防汛石的抛投落距规律。结果表明:水流流速越大,抛投水深越深,河堤坡度越缓,边坡粗糙度越大,则防汛石的落距越大;不同形状的防汛石抛投落距不同,在其他因素相同的情况下,四棱台的落距最小,为最佳形状。利用钢筋混凝土外壳和沙石芯制作大体积新型复合材料防汛石,在黄河下游进行现场抛投试验,其落距与推算结果比较吻合。

鄂尔多斯盆地延安地区山西组山2段浅水曲流河三角洲沉积模拟实验研究

【目的】勘探实践表明,鄂尔多斯盆地东南部延安气田主力产气层山西组山2段砂体呈狭长条带状分布,与北部各大气田上古生界砂体大面积连片分布存在显著差异,厘清山西组山2段砂体成因机理对理解该区砂体分布规律具有重要意义。【方法】以盆地东南部山西组山2段为地质原型,利用水槽沉积模拟实验探讨其砂体形成演化过程及控制因素。【结果与结论】平缓坡度与低水流强度是山2段分流河道呈低弯度曲流态的重要因素,水平面的变幅速率是控制山2段砂体纵向延伸的关键因素,砂体的大小及长宽比受岸线及流量变化控制,砂体整体的延伸距离及长宽比分别与水退的幅度和速率成正比。山西组沉积期,在水平面大幅度下降、岸线向湖区长距离迁移背景下,曲流河三角洲前缘砂体延伸较远距离;砂体叠置样式具有“垂向叠置”、“垂向切割”和“侧向迁移”的特征。该认识对山西组砂体分布预测和寻找优质储层具有重要的指导意义。

基于WPF的水槽控制及数据采集系统设计与实现

以WPF为平台开发了一套水槽流量控制及数据采集与处理系统,通过RS485总线连接数据采集器和变频控制器,以Modbus RTU为通信协议,实现PC上位机图形界面软件与数据采集器的通信。采集系统可同步采集水位和流量数据,并得到频率-流量关系式及对应的水深-流量关系。针对采集数据出现的异常值使用基于中值过滤后标准差的修改拉依达算法进行检测和剔除,算法计算结果很理想。

变坡水槽智能化控制系统研究与开发

研究与开发了"水利部河流海岸泥沙工程重点实验室"的变坡水槽智能化控制系统,实现了水槽坡度、流量、水位、流速、含沙量测量和调配的智能化自动控制,以及水库上下限水位自动测量报警。项目研究成果已成功地应用于我国水利水电工程重大基础研究和社会公益研究项目。

气动冲沙法辅助小浪底水库调沙的设想

针对黄河含沙量大、干流水库不同程度淤积的状况,提出了一种水动力与强人工干预有机结合的泥沙负载提高方法,即通过气动系统使水体中产生气泡,增强水流的紊动强度及垂向流速,提高水流的挟沙、输沙能力.通过水槽试验,对黄河原型沙在气动装置辅助下的起动与输运进行了研究.结果表明:在一次排气过程中,覆盖于排气孔上方的泥沙中有28%的泥沙得以起动并被水流输送,且其中仅有8%落淤到下游水槽中,20%的泥沙被带出水槽,取得了明显的清淤效果.同时,针对小浪底水库的淤积特点,对将气动冲沙法应用到小浪底水库的可行性进行了分析并提出了初步方案.

往复流水槽模拟潮汐的控制实现

在往复流水槽中要精确模拟出潮位和潮流的变化过程曲线,对于水槽的控制系统尤为关键。设计出了一种基于可编程自动控制器(PAC),采用现场总线和I7000系列分布式数据采集模块组成的潮汐模拟控制系统。通过对核心部件I-7188EG可编程自动控制器的编程设置,实现了水槽中水的流向、水位和流速等参数的精确控制。解决了传统机械调速和水位控制装置的繁杂和不稳定性等问题。实验结果表明:该控制系统在模拟潮位和潮流变化过程中具有较高的精确度和稳定性。

近水面条件下潜标运动姿态控制技术

为实现潜标姿态的自动调节,提高抗流能力,提出基于单方向推力控制的潜标姿态控制方法。分析潜标运动模型,设计基于Bang-Bang控制的单方向姿态控制器,在实验室进行水槽试验。通过水槽造流造浪以模拟多方向姿态推力控制工作环境。结果表明在流速1.0m/s情况下,潜标姿态控制在±12.5°以内,验证了姿态控制的有效性。

闭环控制在波浪数值水槽中的应用

为了解决波浪数值水槽控制端与试验区波浪数据不一致的问题,需建立波浪数据的"控制—采集—反馈—再控制"闭环控制系统。采用FLUENT的UDF编程功能,实时采集试验区波浪数据作为造波控制系统的反馈信号,通过对试验区波浪数据进行谱分析,并与目标谱进行比较,进而修改控制系统的传递函数,实现了波浪数值水槽的闭环控制。大量的不规则造波实例表明,该闭环控制方法不仅可以修正波浪控制端与试验区的误差,且具有较好的稳定性。闭环控制的实现显著提高了系统的造波质量与品质,具有较好的应用前景。

涌潮水槽全自动化测控系统开发及应用

由于传统涌潮水槽测控系统涉及仪器多、采样频率高、数据量大、涌潮控制与数据测量分离,需要采用多台计算机工作,影响到了数据测控的同步性。基于一体化测控思想,将涌潮水系统涉及的通讯接口全部换为RS485,建立统一规范的通讯网络。开发了涌潮水槽全自动一体化测控系统,实现了涌潮实验与数据测控的同步,解决了涌潮流速、水位快速变化过程中数据同步采集与坐标定位等问题。实例应用表明,新开发的系统测试结果与实际情况相符,并可推广至水流、泥沙及波浪等其它水槽实验中。

基于广义预测控制的主动吸收造波

通过最小二乘法支持向量机对主动吸收造波模型进行在线辨识,基于广义预测控制算法提出一种新颖的主动吸收造波策略.采用高阶边界元法与自由面混合欧拉拉格朗日模型建立二维推板造波数值波浪水槽,将预测控制器的输出作为造波边界条件,进行了不规则波主动吸收造波仿真对比试验与白噪声波谱的验证试验,并采用波浪入、反射分离算法进行分析.结果表明:预测控制器具有较好的鲁棒性和快速响应能力,对于模型试验中常用的波浪具有良好的主动吸收造波效果.

双凸极永磁电机两种斩波控制方式的比较

三相六状态控制的转子斜槽式双凸极永磁电机通常采用单斩PWM调制方式。但传统的只斩桥臂上管或只斩桥臂下管的单斩方式会造成桥臂上下功率管损耗的不同,加大了散热设计难度。提出一种改进型单斩PWM调制方式,对桥臂上下管进行轮换单斩,保证了每个开关管损耗的一致性。两种单斩PWM调制方式的分析对比及系统实验结果表明:改进型轮换单斩上下管的PWM调制方式确保了上下管损耗的一致性,克服了传统单斩方式使功率控制器存在局部热点的缺陷,提高了系统效率,具有较高的可靠性。

河工模型试验水槽尾门控制系统设计研究

水槽是河工模型试验中不可缺少的设备。为提高试验水槽的自动控制水平,确保试验过程的准确性,通过研究尾门结构,分析尾门水位特性,采用拉格朗日插值运算和PID调节算法对栅板式尾门进行了设计研究,完成了试验水槽尾门控制系统的设计与开发,实现了尾门水位的自动控制,保证了尾门水位控制的快速性和稳定性(尾门水位控制重复误差小于1 mm)。该河工模型试验水槽尾门控制系统已在恒定流和非恒定流等多个河工模型试验中广泛应用。

小型室内水槽造波造风系统设计

小型室内风浪水槽是海气界面多种微尺度过程实验研究的基础设施。造风造波系统是风浪水槽的核心部分。针对多种微尺度过程模拟的需要,设计了造风造波系统的硬件结构与控制软件。利用该系统,开展了多种造波、造风实验。通过对实验数据的分析,证明该设计满足各项预定指标,可以有效模拟多种海气界面风浪环境。

双向水槽的设计与研制

试验水槽是水力学及河流动力学开展研究的重要试验方法及设施之一。为了简化水槽试验的控制过程和提高试验精度,设计制作了国内首座可以双向运行的新型试验水槽。该水槽采用一种封闭循环的平衡式供水系统代替目前常用的供水系统,使得水槽试验的性能得以提升;同时,实现了水槽试验过程的全自动控制,包括阀门开启与关闭、泵的启动与关闭、流量的大小及水位控制等;并且可以实现水流的双向控制。

对湖平面下降的定量计算的水槽实验

水体深度变化是沉积体发育的重要影响因素,对于水体深度变化的定量恢复具有重要的意义。利用控制变量法通过除水体深度以外的一切因素保持不变的水槽模拟实验,观察记录模拟扇三角洲向湖方向最大发育位置随湖平面下降的变化,最终得到扇三角洲向湖方向最大前积距离和湖平面下降深度之间的定量关系,通过数据整理分析,建立两者和底形坡度间的几何数学关系,作为湖平面下降的定量恢复的计算公式。为了验证实验的有效性,在增加重复试验的基础上,又进行了两个系列的重复对照试验,以排除人为划定最大位置和物源供应速率改变的影响。

单斩电流滞环控制的双凸极永磁电机三相桥式功率变换器中的电流尾巴

双凸极永磁电机的功率控制器通常采用电流滞环斩波控制。文中基于12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机,研究了单斩电流滞环控制的三相桥式功率控制电路;提出采用这种控制方案的三相桥式变换器,每相绕组在关断时段内,会出现两段电流尾巴,削弱电机出力,增加系统损耗。文中首先介绍了单斩电流滞环控制方案,给出基于这种控制方案的三相桥式功率变换器稳态工作原理分析,阐述了电流尾巴的产生机理,给出电流尾巴出现时刻及电流尾巴大小的解析式,指出其危害性,并讨论了三相绕组反电势对称性及霍尔位置调整的准确度对电流尾巴的影响,实验结果证明了文中研究及结论的正确性。

高含沙水渠道测控一体化板闸测流试验及其数值模拟

为了了解测控一体化板闸在高含沙水渠道的测流精度是否满足规范要求,选取宁夏南山台扬水灌区18条测流条件较好且具有代表性的支渠,通过对比无喉道量水槽的测流结果,整理分析不同灌水时期测控一体化板闸的测流数据,采用ANSYS Fluent建立物理模型,模拟研究测控一体化板闸的水力性能随含沙量的变化规律,并结合Rubicon测控一体化板闸测流原理,分析含沙量影响测控一体化板闸测流精度的成因.结果表明:当渠道水含沙量较大时,测控一体化板闸与无喉道量水槽的测流结果偏差较大;板闸计量箱内的流速分布、湍动能、含沙量、沙粒粒径均可能影响超声波流量计的测流精度;随着含沙量的增加,测控一体化板闸计量箱内湍动能减小,但流速分布无明显变化.因此,含沙量对测控一体化板闸测流精度有一定影响,主要由超声波在含沙水中的衰减作用以及含沙水的制紊作用导致,而流速分布对其影响较小.

大型渡槽温控研究成果与应用

随着我国国民经济的发展，我国水源分布不均衡性越来越突出，大规模、长距离、跨流域的调水已经是解决该问题的重要方法和手段，目前正在修建的南水北调工程沿线布置了许多渡槽，渡槽结构为薄壁高性能混凝土结构，温控防裂要求高，现对南水北调磁县段工程渡槽温控研究与实际建设过程中应用情况进行了介绍，以利于其他类似工程参考。

超声波流量计在污水处理工艺中的应用

利用超声波流量计监测出水槽流量 ,将进水流量控制在设计范围内 。

地铁过江隧道火灾CFD数值模拟研究

利用CFD技术,以地铁过江隧道为研究对象构建物理模型,结合实际防排烟系统设计方案,对隧道火灾进行数值模拟,得到纵向排烟模式下不同工况的烟气温度场及浓度场,对比分析各种工况下的实际排烟效果,提出火灾紧急状况下人员安全疏散策略,为地铁越江隧道的防灾设计提供可借鉴的依据.