水利水电工程

  • 基于正交设计的浮体结构流动特性分析

    崔贞;傅宗甫;陈月君;

    采用正交设计以及CFD仿真,对在流动水域中不同浮体长度和水力因素下的水流流动特性的影响进行了分析.结果表明,浮体长度以及水力因素对浮体所受动水压力、水流特征流速以及回流区长度都存在显著影响:特征流速以及回流区长度受单宽流量的影响更敏感,而浮体结构参数对浮体表面所受动水压力影响显著.同时给出浮体长度以及水力因素与流动特性的对应关系,为了解浮体结构在动水运行过程中的流动特性变化规律以及浮体稳定性设计提供参考.

    2018年06期 v.51;No.255 471-477+497页 [查看摘要][在线阅读][下载 319K]
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  • 复杂形状颗粒DEM模拟及其对宏观力学响应影响研究

    李鹏鹏;周伟;熊美林;杨利福;徐琨;来志强;

    借助有限元网格划分技术,提出了一种复杂形状颗粒的DEM模拟方法,实现了包括凹多边形在内的复杂形状颗粒的模拟,通过参数控制使得生成的颗粒形状更加真实.生成6组不同形状的颗粒集合体,采用双轴压缩试验研究了颗粒形状对力学响应的影响,并解释了细观影响机理.计算结果表明,在最密实状态下,颗粒间的孔隙填充效率与颗粒边数有关,颗粒边数越少,孔隙率越小;不同形状颗粒集合体在双轴压缩过程中,加载初期的变形模量相近,偏应力和体积变形规律相似,峰值摩擦角与形状系数呈线性关系;颗粒边数越少,加载过程中颗粒转动越剧烈.规则颗粒边数为5~10时,颗粒集合体的峰值强度和体积变形差异较小,这主要是受颗粒旋转的影响:颗粒绕形心转动时,颗粒边数越少,局部剪胀越明显,所需外界功越大;当颗粒绕接触点旋转时,偶数边颗粒所需外界功和导致的体积剪胀比奇数边颗粒试样大.随着颗粒集合体凹凸度的增大,颗粒间的排列更加密实,咬合作用更强,但颗粒形状随机多样性与颗粒间的咬合作用并无单调关系,当λ=0.2时,颗粒集合体的峰值强度和体积应变最大.

    2018年06期 v.51;No.255 478-486页 [查看摘要][在线阅读][下载 2112K]
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  • 单管系统水流运动的数值模拟与总流描述

    吴洪雨;刘士和;

    针对湍管流,从粘性不可压缩流体运动的控制方程出发,得到了单管系统总流机械能损失和过流能力的关系式,实现了流场描述和总流描述的对接.采用雷诺应力模式封闭雷诺时均方程,通过针对性的网格布置对单管系统的水流运动进行了数值模拟,计算成果表明:1)当管道离底部壁面距离大于3倍管径后,进口段流场基本不受底部壁面条件影响,水流表现为完善收缩;2)当进口段的水流处于不完善收缩时,其总流机械能损失最大,过流能力最小;而当作用水头大于15倍管径后,作用水头对总流机械能损失和过流能力的影响很小.

    2018年06期 v.51;No.255 487-490+527页 [查看摘要][在线阅读][下载 202K]
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  • 三维紊流特性测量与理论分析

    滕素芬;冯民权;郑邦民;

    为充分反映流场的三维紊动特性,基于PIV技术进行了明渠水槽实验.采集了不同工况下的瞬时流速数据,利用统计法分析了流场的变化.结果表明:水槽紊流场中心点A的脉动速度随时间的变化呈正弦(余弦)函数变化;随着点A的涡线上升,槽底附近的涡体逐渐由马蹄涡演变为发卡涡;横、纵向时均流速沿垂线分布均符合指数流速分布,且指数n=7时,实验误差值最小,水平面的相对误差为1.1%,纵剖面的相对误差为1.15%;在水深比为0.1附近,相对紊动强度在明槽底部变化剧烈,随着水深比的增加,强度逐步降低.结果进一步证实了前人对雷诺应力的研究结果.

    2018年06期 v.51;No.255 491-497页 [查看摘要][在线阅读][下载 475K]
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  • 新型超吸附植被垂直流人工湿地水力学特性

    张沁;杨清伟;刘守江;可华明;

    选取短毛蓼、水蓼及鸭跖草3种锰超吸附新型湿地植被建立7种不同植物组合的垂直流人工湿地(VFCW)系统,通过示踪剂实验得到不同工况下各系统的水流停留时间分布及水力学特征参数,得出水流在VFCW系统中的流态是介于活塞流与全混流之间的流动型式,植物系统根系的延伸有利于水流流态接近理想推流;各系统的水力学停留时间随水力负荷(HL)的增加而降低,植物混合时的停留时间较单一植物运行时间缩短;水力负荷的变化对有植物系统水流扩散的影响明显,对无植物系统的影响不大;测定各系统中植物的生物量及含水量,得出单一植物系统的水力停留时间与生物量、含水量呈正相关关系.

    2018年06期 v.51;No.255 498-503+521页 [查看摘要][在线阅读][下载 414K]
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土木建筑工程

  • 道路水浸事件下的应急疏导配流

    胡继华;梁嘉贤;高立晓;

    为减缓道路水浸下交通拥堵影响,提出一种水浸事件下的应急疏导配流方案生成方法,使用分流路径查询算法和自适应动态交通流分配算法实现疏导区域的确定和相应交通流的分配,从而生成应急疏导配流方案.以广州市番禺区为例,调查不同峰期下的交通流数据(含18个交叉口),生成区域内两个水浸黑点在不同水浸深度下的应急疏导配流方案,并利用VISSIM实现疏导仿真.结果表明,使用应急方案实行疏导配流可有效降低疏导区域内的平均延误,并随水浸深度上升,效果越明显,适用于缓解道路水浸引起的交通拥堵等问题.

    2018年06期 v.51;No.255 504-509+552页 [查看摘要][在线阅读][下载 524K]
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  • CFRP筋夹片式锚具参数非线性有限元分析

    许良昊;谭瑞山;邓航;陈明祥;

    为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)筋夹片式锚具的设计参数对锚具锚固效果的影响,采用非线性有限元分析方法,对CFRP筋夹片式锚具建立三维有限元模型,讨论了内锚环锥角、内锚环与夹片间的锥角差、夹片预紧力和锚具长度等锚具设计参数对锚具锚固性能的影响,并确定了上述参数的最佳取值范围;依据有限元模型预测的锚具最佳参数制作锚具,进行相同荷载下的锚具静载试验,试验结果表明该锚具具有良好的锚固性能.采用的有限元方法,可供各类新型CFRP筋锚具设计及参数优化提供参考.

    2018年06期 v.51;No.255 510-515页 [查看摘要][在线阅读][下载 906K]
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  • 湛江组结构性黏土中单桩时效性试验研究

    汤斌;涂文杰;俞晓;

    分别对湛江组结构性黏土中不同桩径、桩长及桩端闭口、开口形式的模型单桩进行不同休止时间段的原位静载试验,测定桩身应变及单桩承载力,通过对试验数据分析,得出如下结论:湛江组结构性黏土中,不同休止时间段的单桩在竖向荷载作用下的Q-s曲线均呈陡降型,极限状态明显;单桩具有明显时效性,单桩的时效性与时间成正相关,但在前15d更加显著;在不同休止时间段,桩极限侧摩阻力均出现在桩基最下端,且随着深度的增加而增大;单桩的时效性与桩径、桩长有关,桩径越小,桩长越长,承载力时效性系数越大,承载力时效性越显著;桩端闭口形式的单桩承载力时效性比桩端开口形式的更显著.

    2018年06期 v.51;No.255 516-521页 [查看摘要][在线阅读][下载 592K]
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电气工程

  • 接触网单端故障行波定位方法研究

    张礼得;李晓明;李磊;江建飞;杨超;

    接触网故障时接触线、回流线以及铁轨之间存在电磁耦合,考虑接触网线路的不对称结构,对故障时刻线路中的行波进行非均匀换位线路情况下的相模变换,得到行波地模、线模分量以及相应模量的传播速度.运用3次B样条小波对单端行波的地模量和线模量进行小波变换,从行波波头的模极大值点位置可以定位出接地故障点.最后综合考虑机车负荷的不同运行情况以及过渡电阻对单端行波定位结果的影响,在EMTP中建立T_R+NF供电接触网的电路模型进行仿真验证,结果表明该故障定位方法准确有效.

    2018年06期 v.51;No.255 522-527页 [查看摘要][在线阅读][下载 297K]
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  • 动态无功补偿对抽水蓄能机组异步起动特性的影响

    何乐;李晓明;穆显勇;叶宏;王坤杰;

    针对抽水蓄能机组的异步起动,提出了一种新型异步起动方式,起动时采用动态无功补偿装置,按容量8∶4∶2∶1的分组方式,利用晶闸管开关实时投入或切除相应的电容器组,减少电机起动时从系统获取的无功功率,以维持电压稳定并提高起动速度.利用Matlab/Simulink仿真软件,仿真研究了机组的异步起动特性,验证了机组异步起动时采用动态无功补偿方式减小系统电压降落的可行性.与直接起动和变频起动方式相比,该方式能有效提高电机起动的安全可靠性,具有一定的优越性.

    2018年06期 v.51;No.255 528-533+546页 [查看摘要][在线阅读][下载 338K]
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  • 基于卷积神经网络的电能质量扰动分类

    瞿合祚;李晓明;陈陈;何乐;

    为了减小在设计电能质量扰动分类器时人工选取扰动特征存在的困难,基于对样本数据进行深度学习提出一种采用卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的电能质量扰动分类算法,利用CNN从原始扰动图像中自适应地提取特征并加以分类.首先将一维电能质量扰动数据映射为二维灰度图,并分析各类扰动在二维灰度图形式下的特征;然后以LeNet-5为基础构建适用于电能质量扰动分类的CNN网络结构,并采用随机梯度下降法训练分类网络对电能质量扰动进行分类.仿真结果表明卷积神经网络能有效收敛,且在不同噪声情况下能准确地进行扰动分类,具有较好的噪声鲁棒性,是电能质量扰动分类的一种可行方法.

    2018年06期 v.51;No.255 534-539页 [查看摘要][在线阅读][下载 507K]
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机械及控制技术

  • 应用于微电网的绕线转子无刷双馈电机控制策略研究

    肖义平;王雪帆;孔铭;

    对应用于微电网发电系统的绕线转子无刷双馈电机控制策略进行了研究.根据微电网的能量管理需求和柴油机的特性,决定发电机组的转速,以期对发电机进行功率控制,实现微电网的频率和电压的稳定.提出标量控制策略并进行仿真;进一步提出功率控制策略,并进行实验,仿真和实验结果表明该种电机能很好地支撑微电网发电,且稳定性好,并网谐波量小.

    2018年06期 v.51;No.255 540-546页 [查看摘要][在线阅读][下载 862K]
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  • 基于可调直流功率模块的电动汽车无线充电系统研究

    汪小娜;孙盼;邓其军;刘姜涛;

    将目前成熟应用于电动汽车有线充电的直流功率模块应用于无线充电系统.设计了功率模块与主控单元之间的拓扑连接架构图,并对基于AMR+FPGA的主控单元进行了设计.对主控单元与直流功率模块之间的CAN通信协议进行了分析,并设计了电池测量单元与主控单元之间的通信协议.针对电池3阶段充电的需要,分析了其充电控制流程,并对充电启动时的充电阶段判定及充电过程的PID控制进行了设计.开发了实验室原型机系统,并通过在一组1.2kW的动力电池上的充电实验,验证了所设计的基于可调直流功率模块的无线充电系统的可用性及优越性.

    2018年06期 v.51;No.255 547-552页 [查看摘要][在线阅读][下载 626K]
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  • 插转式输油软管接头强度优化仿真分析及试验研究

    陈畅;郭继坤;张世富;张起欣;余彬彬;邹立刚;

    以插转式输油软管接头为研究对象,针对软管系统应用于海上输油中遇到的因接头强度不足而导致管线断裂的问题,通过分析插转式接头的结构特点,构造接头三维模型,运用模拟仿真和样品试验的方法,研究了插转式软管接头的力学特性,并通过选用不同屈服强度的材料等方式,对接头强度进行优化.研究结果表明,该方法能有效提高接头的强度,对扩大插转式接头适用范围、确保软管系统的安全稳定使用具有重要意义.

    2018年06期 v.51;No.255 553-564页 [查看摘要][在线阅读][下载 2707K]
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