水利水电工程

  • 基于格构离散单元法的准脆性材料断裂研究

    刘摇;周伟;王桥;马刚;田文祥;陈凌霄;高宇;

    为了更好地理解准脆性材料在工程应用中的失效机理,需要不断改进测试方法和分析工具。使用具有极高计算效率的格构离散单元法(lattice discrete element method,LDEM)对准脆性材料进行建模,该方法采用双线性本构模型数值分析,利用杆单元的失效去除来模拟裂纹的萌生与扩展。经验证可见,LDEM受网格划分的影响较小。通过与经典断裂实例的对比可见,格构离散单元法在准脆性材料裂纹扩展模拟上与前人研究有较好的一致性。利用格构离散单元法模拟3D打印的聚苯乙烯切口梁的三点弯曲试验,得到了与物理试验相一致的荷载-位移曲线及裂纹扩展模式,证明了LDEM在模拟准脆性材料断裂问题上的合理性与高效的计算效率。该方法在百万级甚至更多单元大规模数值计算模拟上有很大潜力。

    2022年03期 v.55;No.300 211-219页 [查看摘要][在线阅读][下载 1046K]
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  • 基于反演参数的心墙堆石坝坝顶裂缝成因研究

    叶晓峰;周伟;马刚;郭喆;

    坝顶开裂问题是心墙堆石坝常见的工程问题之一,对工程的安全运行具有重要影响。基于某心墙堆石坝实际蓄水过程和丰富的变形监测资料,考虑堆石体的流变和湿化变形,对该心墙堆石坝进行填筑、蓄水和运行全过程变形仿真计算,分析了坝顶裂缝成因。基于实测变形资料对静力本构模型参数、流变参数和湿化参数进行了联合反演分析,结果表明:基于反演参数的坝体应力变形计算结果与实测变形较为吻合,上游堆石体的湿化变形导致坝顶出现了不均匀沉降,运行期内坝顶沉降趋于稳定,沉降的不均匀性逐渐减小。坝顶变形倾度超过临界值的时间点与发现坝顶裂缝的时间点基本吻合,可见,初次蓄水和水位波动产生的湿化变形是导致坝顶开裂的主要原因。

    2022年03期 v.55;No.300 220-228页 [查看摘要][在线阅读][下载 1137K]
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  • 基于非线性断裂力学模型的混凝土坝闸墩裂缝成因分析

    肖宇轩;叶晓峰;周伟;常晓林;马刚;

    水工混凝土结构开裂是坝工领域最常见的问题。为研究某拱坝工程中孔闸墩常态混凝土开裂原因,采用基于非线性断裂力学的混凝土三维弥散裂缝模型,结合现场裂缝情况,通过三维有限单元法对可能开裂的不同工况进行了仿真计算,分析了闸墩混凝土施工运行期的温度场、应力场的时空变化规律。仿真计算结果表明,基于非线性断裂力学的混凝土三维弥散裂缝模型能有效模拟大体积混凝土结构的开裂现象,大坝正式蓄水发电第1年所遭遇的大寒潮是大坝中孔闸墩混凝土开裂的主要原因。研究结果对后续研究中孔裂缝对工程安全的影响、制定裂缝处理方案具有重要参考意义,同时可为同类型工程制定温控防裂措施提供一定的参考。

    2022年03期 v.55;No.300 229-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 1146K]
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  • 基于格构模型的长龄期混凝土力学性能研究

    陈凌霄;程勇刚;周伟;马刚;王桥;田文祥;刘摇;高宇;

    为研究并预测长龄期混凝土的力学性能,基于三维格构模型构建了考虑真实形状骨料、界面过渡区(interfacial transition zone,ITZ)与砂浆基质的三相混凝土细观模型。结合万家口子水电站工程中的混凝土物理试验,进行了水化数值试验与单轴压缩数值试验,模拟不同龄期混凝土单轴压缩破坏过程,建立了基于水化度的混凝土细观力学参数演化模型。结果表明:基于三维格构模型构建的三相混凝土细观模型能够较好地反映混凝土单轴压缩破坏过程,与物理试验较为符合;基于混凝土水化-力耦合的三维混凝土细观格构模型对混凝土抗压强度的预测与物理试验值更为接近,可为长龄期混凝土力学性能的预测提供有效的数值方法。

    2022年03期 v.55;No.300 238-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 1071K]
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土木建筑工程

  • 一种预拼装钢构件的点云自动分割算法

    李韦童;邓念武;

    针对由非完整圆柱和特征相似平面组成的预拼装钢构件,提出了一种点云自动分割算法。首先通过降维投影对预处理后的空间点云做基于边界识别的空间分区,再采用随机采样一致性算法估计各分区满足几何约束条件的初值模型,并结合最小二乘拟合完成模型点云的二次过滤,达成对平面及圆柱模型点云的完整提取。在处理平面点云数据时,引入基于密度的空间聚类以及抽样点距离约束来实现几何特征相似平面的有效分割。工程数据验证表明,该算法能够自动、准确地分割出构件的圆柱与平面点云数据,具有较强实用价值。

    2022年03期 v.55;No.300 247-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 1057K]
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  • 基于CAST-IFPN的地铁站点火灾安全评价

    黄莺;王轲;张丽丽;雷俊;

    为定量评价地铁站点火灾风险状态,基于系统理论的致因分析方法(causal analysis based on systems theory,CAST)阐述了地铁站点火灾的发生机理,并描述了风险事件之间的因果连锁关系。通过构建模糊Petri网(fuzzy Petri net,FPN)对安全风险传播过程进行图示描述,结合云模型与数据挖掘算法对一般FPN进行扩展改进,实现了对风险特征灰云的确定与特征关系的挖掘,并通过正反向推理实现了风险传播路径的演绎与风险的识别排查。最后结合实例数据对模型进行推理演绎,验证了评估方法的有效性,为地铁站点火灾安全评价提供了一种新的方法和思路。

    2022年03期 v.55;No.300 253-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 943K]
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  • 相依性条件下运营地铁结构健康风险感知

    黄艳华;吴贤国;曾明平;

    结合工程实践和文献研究,从局部病害、结构耐久性、渗透水、外部环境和其他因素5个维度构建了涵盖13个指标的运营地铁结构健康风险感知指标体系,根据监测数据,基于云模型进行属性区间离散化,将指标划分为安全、较安全、基本安全、较危险和危险5个等级,将相互影响的因素视为多维云,构建多维云-Copula模型,提出一种基于联合隶属度的运营地铁结构健康风险感知方法。以武汉地铁二号线范汉区间为例进行分析,得到结果:结构耐久性、渗透水、外部环境和其他这4类指标处于安全等级,局部病害指标处于较安全等级,但结构耐久性、外部环境和局部病害指标有恶化趋势。并针对各指标提出了具体防护措施以为后期维护提供决策支持。

    2022年03期 v.55;No.300 261-268页 [查看摘要][在线阅读][下载 1045K]
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光伏发电技术

  • 高渗透率光伏混合发电系统的频率控制方法研究

    艾永乐;张鑫;李星;胡晓齐;刘群峰;

    近年来我国光伏发电量占比增长迅速,针对高渗透率光伏并网混合火力发电系统中传统方法不能兼顾频率控制速度与精度的问题,提出了一种基于变论域模糊PID(proportional,integral,differential)的电力系统频率控制方法。首先建立光伏并网火电系统模型;然后基于增量法和鲸鱼捕食算法建立伸缩因子函数,设计变论域模糊PID控制器;最后利用MATLAB/Simulink进行仿真试验,与传统PID、模糊逻辑、模糊PID进行了对比分析。结果表明,所提出方法优于传统方法,系统频率的最大频率偏差和稳定时间均明显减小。

    2022年03期 v.55;No.300 269-274页 [查看摘要][在线阅读][下载 992K]
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  • 考虑天气和运行状态的光伏一次调频控制及评估

    吴鹏飞;刘博;杨鹏程;宋胜利;刘钊汛;秦亮;

    目前光伏电站参与电网一次调频策略并未考虑其调频能力的差异,不能充分挖掘光伏发电对电网频率的支撑能力。为提高光伏电站的控制精度和调节效果,提出了一种考虑天气特性和运行状态的光伏一次调频改进策略。基于时序数据动态天气划分的方法预测光伏电站最大出力,结合运行状态,将功率调节裕量和调节速率作为光伏调频能力的评估指标;为充分发挥光伏并网变流器的宽范围功率调节优势,提出带积分环节的附加频率控制策略,并依据调频能力设计控制参数,设计了电网二次调频过程中的附加频率控制退出策略;以青海海南光伏发电系统为背景建立Matlab/Simulink仿真模型,与基于传统下垂控制的光伏一次调频策略相比,提出的方法考虑了天气特性和运行状态,能够充分发挥各光伏电站的调频能力,降低系统频率偏差,验证了附加频率控制的有效性。

    2022年03期 v.55;No.300 275-282页 [查看摘要][在线阅读][下载 1050K]
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  • 电网电压不平衡跌落下两级式光伏并网系统直压控制策略

    王茂春;陈春萌;杨凯璇;李兵;刘舟扬;刘飞;

    两级式光伏并网系统将光伏电能汇集至低压直流母线,通过并网逆变器送入交流电网,低压直流母线能满足本地负载需求,实现光伏就地消纳,而且相比传统分散逆变、就地并网的方案具有更高的发电能效。两级式光伏并网系统在交流电网电压发生不平衡跌落时,存在低压直流母线电压上升以及母线电压二倍频波动问题。电压上升可能导致光伏脱网,不满足光伏并网的低电压穿越要求;电压上升及二倍频波动也不利于直流负载的稳定工作。为了稳定电网电压不平衡跌落下直流母线电压,针对前级DC/DC(direct current to direct current)变换器采用了最大功率点跟踪与定低压直流母线电压控制模式切换策略,并在此基础上增加了比例谐振控制,解决了低压直流母线电压上升及二倍频波动问题,保证了电压的稳定,提高了电能质量。以电网电压发生单相跌落为例,进行了仿真和试验验证,结果证明了该控制策略的有效性。

    2022年03期 v.55;No.300 283-291页 [查看摘要][在线阅读][下载 1174K]
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计算机技术及应用

  • 基于地形约束的多尺度DEM融合

    杨光义;李卓鸿;黄和;杨鸿海;张洪艳;

    为获得更高质量的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据,提出了一种基于谷脊线作为地形约束的多尺度DEM融合方法。以雷达测高数据SRTM(shuttle radar topography mission)与激光测高数据GLAS(geoscience laser altimeter system)为辅助源校正的光学高程数据ASTER(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer)作为低分辨数据,以商业卫星雷达测高数据WorldDEM作为高分辨数据,通过地表水流模拟方法分别提取两者谷脊线,再利用较高分辨率数据的地形细节作为较低分辨率数据重建的先验信息,实现高分辨率数据对低分辨率数据的引导,最终融合得到兼具广覆盖范围和高分辨率的DEM数据。模拟和真实数据试验表明,多尺度DEM融合方法在评价指标和地形细节恢复上均优于所提及的其他经典方法,说明该方法对于DEM数据质量的提升是有效可行的。

    2022年03期 v.55;No.300 292-299页 [查看摘要][在线阅读][下载 1091K]
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  • 一种基于双段深度残差卷积网的强噪声超分辨率重建算法

    刘哲;刘政;王恩;

    受强噪声污染的图像经过现有降噪算法降噪后,往往很难恢复出图像的细节,导致图像分辨率不高,严重影响图像后期的应用,所以研究受强噪声污染图像的高清细节恢复算法具有重要意义。提出了一种基于双段深度残差卷积网的强噪声超分辨率重建算法,该算法设计了一种双段深度残差卷积网,前后段深度残差卷积网的结构完全相同,前段深度残差卷积网用于降噪,后段深度残差卷积网用于超分辨率重建。结果表明,提出的算法可以很好地适用于强噪声的图像降噪,不仅能获得更高的峰值信噪比与结构相似度,而且能获得更好的图像细节恢复、改善图像的视觉效果,具有较好的实用性。

    2022年03期 v.55;No.300 300-309页 [查看摘要][在线阅读][下载 1147K]
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  • 基于XGBoost和文本聚焦模型的招标文件自动分类

    闫吉庆;沈志远;吕靖;刘金硕;

    针对招标文件中因数据稀疏导致的特征提取困难影响分类准确率的问题,提出了一种基于极端梯度提升(eXtreme gradient boosting,XGBoost)和文本聚焦表示模型的分类方法。聚焦表示部分通过提取对分类结果有显著影响的关键字段部分,使用N-Gram分词,结合词性级词频-逆文档频率(term frequency–inverse document frequency,TF-IDF)的方法,实现招标文件文本特征向量表示;基于XGBoost的招标文件分类预测模型部分将提取到的特征送入XGBoost模型,实现了将招标文件按照行业分类和按照项目类型分类。结果表明:聚焦表示模型与计数向量和TF-IDF文本表示模型相比,其特征提取的效果更好;同时,通过人工标注语料的验证表明,8种行业分类准确率高达95.3%,按照项目类型的分类准确率达到96.6%左右。与其他分类算法比较,XGBoost分类算法表现更优。

    2022年03期 v.55;No.300 310-318页 [查看摘要][在线阅读][下载 1019K]
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