Statistical Theory of Turbulence by the Late Lamented Dr. Shunichi TsugéCase Study on Flow through a Grid in Wind Tunnel

This paper is concerned with statistical theory of turbulence by the late lamented Dr. Shunichi Tsugé.? The theory has been applied to the primary flow through a grid fixed vertically with respect to the horizontal axis of the wind tunnel.?The first analytical solution has been obtained and explained the well-known “the inverse-linear decay law” of the turbulent intensity.? It is believed that the present result is the first exact solution in the theory of turbulence.

基于风雨综合指数的安徽省台风灾害房屋风险评估方法

台风致灾因子具有多重性,相对于其他灾种其风险评估更加复杂。采用安徽省81个国家气象站及1035个区域气象站台风过程逐日降水量、最大风速资料,构建台风风雨综合指数;利用台风风雨综合指数及孕灾环境影响系数,开展台风致灾危险性评估;基于自然灾害风险系统理论,综合致灾危险性、承灾体暴露度和脆弱性信息,评估安徽省台风灾害房屋风险。结果表明:影响安徽省台风年均个数为1.9个,持续天数以2~4 d居多;台风降水南部多于北部、山区多于平原。台风致灾高危险区位于皖南山区和大别山区,较高危险区位于江淮之间东部,低危险区位于沿淮淮北大部及江淮之间西北部。台风灾害房屋高及较高风险区主要分布在大别山区、江淮之间东部及皖南山区,这些区域海拔总体较高,台风过境易引发山洪地质灾害,加之房屋脆弱性较高,房屋倒塌及损毁风险高;中等风险区位于沿淮至江淮之间、江南部分地区,呈零星分布;较低和低风险区位于淮河以北中西部、沿江部分地区及城市主城区。利用全省各县区台风造成的房屋倒损数据,从空间一致性及散点相关对区划结果进行验证得到,区划结果与灾损具有高度的空间一致性,二者散点相关通过0.01的显著性水平检验,安徽省台风灾害房屋风险区划结果与实际情况基本吻合。

基于地理国情监测数据的景观生态评价研究

本文以黄河三角洲国家级自然保护区作为研究对象,应用景观生态学理论,提出基于地理国情监测数据的人为干扰度划分方法,选取合适指标,构建景观生态评价指标体系。本文以500 m×500 m格网作为评价单元,采用2015―2020年六期地理国情监测数据,运用熵权法确定单个指标的权重,得到景观生态安全指数(LESI),并从空间和时间维度对保护区内景观生态情况进行分析评价。研究结果表明,2015―2020年期间,保护区的景观生态状况得到逐步改善,尤其是2020年,不仅生态安全指数全部提升到良好及以上水平,空间分布也呈现出更好的趋势。

西安都市圈生态系统服务价值与人类活动强度的时空关系

人类活动是影响生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)变化的重要原因之一,对两者时空关系的研究有助于生态环境与社会经济协调发展。以西安都市圈为研究对象,基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用数据,在2 km×2 km格网尺度下构建ESV评估模型、ESV流向损益模型、人类活动强度(human activity intensity,HAI)指数评估模型和双变量空间自相关模型,探讨ESV与人类活动强度的时空关系。结果表明:(1)1990—2018年间,西安都市圈ESV在时间尺度上呈持续下降趋势,近30年间共降低12.8亿元;在空间尺度上呈现以西安主城区为中心向外围递增的分布格局;(2)ESV增益主要源于耕地转为林地、水域和草地;ESV亏损主要源于耕地、建设用地的转入以及水域的转出;(3)人类活动强度整体呈现以西安主城区为中心向南北递减的空间分布格局,高影响区集中分布在西安主城区及其周边地区,低影响区分布于研究区南北两端;(4)ESV与人类活动强度呈负相关关系,两者聚类关系以低-高和高-低聚集方式为主,低-高和高-低聚集区域显著性水平高。期望通过对ESV与人类活动强度的空间关系分析为区域可持续发展提供理论支持。

碳纤维与玄武岩纤维网格增强ECC复合板的单轴抗拉性能研究

传统纤维网格增强水泥基复合材料以脆性材料为基体,开裂后裂缝宽度较大导致FRP网格强度无法充分发挥。为解决该问题,使用高延性水泥基复合材料(ECC)作为水泥基替代脆性材料,与FRP网格结合制备出适用于新土木的新型轻质高强材料纤维网格增强水泥基复合材料(FRCM),并通过对FRCM复合板进行单轴拉伸试验研究FRP类型及层数对纤维网格增强水泥基复合材料力学性能影响机制及其与ECC材料协同受力变形的能力。设计2种不同类型纤维网格(碳纤维CFRP与玄武岩纤维BFRP)增强的ECC复合材料拉伸试验,2种试验均考虑FRP网格层数和基体厚度对复合材料性能的影响。基于FRP网格和ECC材料本身的变形特点,探究FRP类型、层数和基体厚度对复合材料破坏模式、初始弹性模量、应变硬化模量、开裂应力、峰值应力和应变的影响规律。结果表明:1)在试验工况下,随着网格层数从1层增加到6层,试件的抗拉强度均表现出先增大后减小的特性,在配置5层网格时强度最高;2)基体厚度对试件弹性阶段的力学行为影响较小,但对应变硬化阶段的模量和峰值强度影响较大;3)2种FRP网格的强度和伸长率不同,且与短纤维的协同工作性能也存在差异,导致CFRP-ECC和BFRP-ECC复合材料的拉伸性能存在较大差异。

2005—2035年全国电网碳排放因子的计算与预测

为解决全国电网碳排放因子数据更新滞后、计算方法不明确等问题,提出一种基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)碳核算法的全国电网碳排放因子计算方法。IPCC碳核算法涵盖了火力发电的25种能源。首先,计算2005—2022年全国电网碳排放因子;其次,通过对比全国电网碳排放因子的计算结果与官方公布数据,检验该方法的准确性,两者平均偏差仅为1.45%;最后,在基准情景、低碳情景和强化情景下,对2023—2035年的碳排放因子进行预测。2035年碳排放因子在3种情景中分别下降至0.5064,0.4807,0.4438 kg/(kW·h),电力低碳化水平持续提高。该计算方法具有较高的准确性,可动态反映我国电力结构的现状及变化趋势,为准确评估企业用电实际碳排放提供有力支撑。

基于电场强度测量的电网运行安全检测

为有效减少电网运行安全事故的发生,研究基于多维电场强度测量的电网运行安全检测方法。利用三维球形传感器电场强度测量仪采集电场强度信号,通过贝叶斯估计算法融合采集到的电场信号数据,经二代小波变换去除电场强度信号噪声;采用分段聚合近似表示法提取去噪后的电场强度信号特征向量,得到时间序列特征,将其输入至支持向量机分类器中识别电压强度等级,并对比所获电压等级与报警阈值,判断电网运行区域是否存在风险。试验结果表明:该方法采集的电场强度信号与实际电场强度的误差保持在2%以内,电压等级识别准确率平均为97.3%。

基于优化小波变换神经网络的分布式新能源信息预测方法

分布式新能源发电是低碳化电力系统中重要的一部分.随着分布式新能源在城市电网中的占比逐渐增加,负荷随机波动和天气随机变化对于城市电网的影响日益增强,对分布式新能源信息的预测准确性提出了更高的要求.目前,分布式新能源的主要发电方式是分布式光伏发电以及分布式风力发电.城市用电负荷的变化兼具周期性和随机性,而风速和辐照强度等因素分别对于分布式风力发电和分布式光伏发电有重要影响.为了准确预测出分布式新能源的信息,构建了基于小波变换神经网络的分布式新能源信息预测方法.首先,通过分析分布式新能源的工作原理,建立分布式新能源的模型;然后,优化小波变换神经网络,以风力发电和光伏发电为例对负荷用电功率和辐照强度等对电网作用显著的参数进行预测;最后,算例验证模型对分布式新能源信息进行预测的准确性.

基于全球位置网格的城市热岛指标计算

城市热岛效应的出现对能源消耗、物质循环以及城市居民的健康均产生了不利影响。因此,准确计算热岛指标并对城市热岛效应进行定量监测,对于改善城市生态环境具有重要意义。本文针对城市热岛指标计算复杂效率低、精度不高的问题,提出基于全球经纬度剖分网格模型(GeoSOT)的热岛足迹、热岛容量的计算方法。以北京市东、西城区作为研究区域,对疫情前的2014—2019年夏季进行了热岛指标的计算,并结合高斯模型法的计算结果进行对比分析。结果表明:基于GeoSOT网格的热岛指标计算减少了数据冗余,在误差范围内快速、准确地计算热岛指标,精准反映热岛效应发生的空间范围以及显著程度。

计算网格对乳腺癌改良根治术后调强放射治疗计划质量的影响

目的探讨计算网格(GS)对乳腺癌改良根治术后调强放射治疗(IMRT)计划质量的影响。方法选取2022年1月至2023年12月于医院接受乳腺癌改良根治术后IMRT的15例患者作为研究对象,首先采用3 mm GS设计IMRT计划(3 mm计划),然后改变GS为2 mm(其余参数不变),重新设计计划(2 mm计划)。比较两种计划的计划靶区(PTV)剂量学指标[包括D2%、D98%、D_(mean)、均匀性指数(HI)及适形性指数(CI)]、危及器官(OARs)剂量学指标(患侧肺V_(5)、V_(20)、V_(30)、D_(mean)及健侧肺V_(5)、心脏D_(mean)、脊髓D_(max)),以及机器跳数(MU)和优化时间(OT)。结果PTV剂量学指标中,2 mm计划的D_(mean)低于3 mm计划,CI高于3 mm计划,差异均有统计学意义(P<0.05);OARs剂量学指标中,2 mm计划的脊髓D_(max)低于3 mm计划,差异有统计学意义(P<0.05);2 mm计划的OT为3 mm计划的2.96倍,差异有统计学意义(P<0.05)。结论2 mm GS IMRT计划的剂量学指标优于3 mm计划,对脊髓的保护效果更优,但计算效率更低。因此,设计乳腺癌改良根治术后IMRT计划时,应合理选择GS,以达到剂量计算准确性和计算效率的最佳平衡。

变电站接地网腐蚀诊断磁场检测系统的设计与应用

对变电站电磁环境测量和接地网进行仿真计算,设计和开发了变电站接地网导体腐蚀诊断的磁场检测系统。通过对接地网的两个上引导体注入异频正弦波激励电流,探测激励电流在地表面上产生的磁感应强度分布,实现了变电站接地网导体的腐蚀状态和断点故障的诊断。现场测试表明,该系统的抗干扰能力、分辨率和测量精度均能满足诊断需要,诊断方法可行,测量系统可靠,提高了诊断的效率。

导流栅对弯道水流动量调整的研究

通过对某电厂进水流道体型优化的模型试验研究 ,表明在弯道段设置合适的导流栅可以有效地控制弯道环流的产生和发展 ,缩短纵向流速分布调整的距离 ,较快使水流动量在横断面上重新分配均匀 .通过对试验成果的分析研究 ,给出了导流栅形式与水流动量分配均匀度之间的依存关系 ,以及无量纲最优水力条件与导流栅综合几何因子间的相关方程 。

GIS支持下的土地利用与土壤侵蚀强度相关性研究——以陕北黄土高原为例

依托GIS软件作为技术平台,采用网格地图与数学分析方法,研究了陕北黄土高原土地利用强度与土壤侵蚀强度之间的相互关系。结果表明,陕北黄土高原土壤侵蚀强度和土地利用强度呈高度正相关,说明土地利用强度是导致陕北黄土高原本区域土壤侵蚀的重要驱动力。回归分析发现,在自然因子综合作用下,土地利用强度对土壤侵蚀强度的影响呈现不同状况,地势越平坦、气候越湿润的地区人类活动对土壤侵蚀强度的影响越小,反之亦然。

针对甘肃电网的高载能企业参与可再生能源消纳“荷-网-源”协调控制

随着中国可再生能源基地建设的快速推进,由于传输容量限制、调峰能力不足、备用不足等原因引起的弃风、弃光问题日益严峻。针对可再生能源的消纳问题,分析了负荷侧的高载能企业的调控特性,结合高载能企业的经营现状,分析得出高载能企业具备参与电网调节、增加可再生能源消纳的能力,提出了考虑高载能企业的"荷-网-源"协调控制的思路,建立了考虑高载能企业隐私的分布式调度的闭环协调求解模型,并通过算例初步展示了"荷-网-源"协调的效益。

基于奇异元计算分析裂纹尖端应力强度因子

采用两种奇异单元模拟裂纹尖端应力应变场的奇异性,建立了相应的计算裂纹尖端应力强度因子的ANSYS有限元模型。通过数值计算,分别考察了这两种有限元模型中裂纹尖端附近区域网格参数的变化对应力强度因子计算精度的影响,比较了应力强度因子对各个参数的敏感程度。发现采用20节点奇异元的有限元模型计算的应力强度因子几乎与网格参数无关,其计算结果更稳定可靠。该模型能够用于船舶及海洋工程结构中含裂纹构件的应力强度因子计算。

深圳湾景观类型转移强度分析

将深圳特区城市化过程划分为城市化初期、发展期、加速期和后期4个阶段,采用100、200和300 m3种不同尺度的网格分析方法,定量描述了深圳湾地区基围、红树林和滩涂3种湿地景观类型的变化过程。结果表明:①发展期阶段的基围处在中强度转移的很多,并集中在城市化速度最快的福田区,说明基围在发展期遭受了严重的人为破坏,大量的基围在该区域转化成建成区。从1989年开始,基围发生转入的网格比例很小,且强度较低。②红树林转移的发生区域主要集中在福田红树林保护区附近,其转入基本处于低转移强度。1989年至1998年间,红树林发生了高强度的转出。③滩涂的转移情况较为复杂,一方面体现在空间上转移范围的非连贯性,一方面体现在时间上转入转出的反复性,作为海岸交错的连接带,滩涂的转出基本沿着海岸带分布。围海造田等人为干扰使得滩涂等自然景观不断地向城市建成区等人工景观转移,深圳湾的海岸线逐渐向浅海延伸,海岸线的长度正在不断地缩减。④3种尺度分析都是建立在Jenks自然分类法基础上的转移强度网格,尺度的大小对四类转移强度的空间分布会造成较大的影响,同一阶段同一目标景观的转移强度,会因为网格尺度的不同造成差异。总体上来讲,200 m的网格大小是本研究最适宜的研究尺度,因为它比300 m的尺度保留了尽可能多的景观信息量,同时又剔除了100 m尺度上的信息噪音。

大规模光伏发电并网系统电压稳定分岔研究

运用数值分岔软件MATCONT对一个接入大规模光伏电站的经典3节点系统进行分岔分析。单参数分岔分析结果显示,系统存在着危害负荷电压稳定性的亚临界Hopf分岔。双参数分岔分析结果显示,当光伏电站以滞后功率因数运行时,系统具有最大电压稳定域光伏有功出力值,可作为光伏电站最大安装容量;而以超前功率因数运行时则会使系统的电压稳定域缩小。当光伏电站以滞后功率因数运行时,光照强度大幅度突降会对负荷电压稳定性造成不利影响,光伏电站有功出力越大,该影响越严重。对系统中的等值发电机角速度施加线性反馈控制后可延迟甚至完全消除亚临界Hopf分岔,从而可使系统以鞍结分岔点作为系统的电压稳定临界点,大幅扩大了电压稳定域;采用线性反馈控制措施还可使光照强度发生大幅度突降时负荷电压能够快速恢复。

网格湍流CAARC模型风洞实验

对大气湍流边界层的真实模拟是风工程风洞模拟实验所要满足的基本条件之一。平均速度剖面 ,湍流度剖面 ,积分尺度和风谱是反映大气湍流边界层流动的四个最基本的因素。本文首先研究了不同孔隙率的均匀网格湍流场的流动特性 ,得到湍流度、积分尺度以及风谱的变化规律 ,然后在变化其中某一个因素而保持另外三个因素不变的条件下 ,研究了处于均匀网格湍流场中的CAARC模型风荷载响应的变化 ,从而确定每一个因素的独立变化对模型所受风荷载的影响。实验结果表明湍流度和积分尺度对结构物所受风荷载都有很重要的影响 ,在风洞大气湍流边界层模拟中应该予以充分的考虑 ,否则将会引起风荷载实验结果的偏差。

基于网格搜索算法的PCNN模型参数自适应

为提高利用脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural network,PCNN)模型进行人脸识别时的准确率,并解决利用PCNN进行人脸识别时,模型中多个参数需凭经验设定的问题,提出一种基于脉冲发放强度的PCNN(QD-PCNN)模型和改进的网格搜索算法。QD-PCNN模型在简化的PCNN模型基础上,引入脉冲发放强度,细化模型的输出。改进的网格搜索算法在进行参数寻优时,根据识别对象,在较大范围内搜索,在得到的寻优结果附近区域进行精确搜索。在实验中,将通过改进的网格搜索法得到的参数组合运用到QD-PCNN模型中进行人脸识别,实验结果验证了该方法的有效性。