水利水电工程

  • 基于改进双层嵌套优化算法的梯级水电站短期经济运行研究

    程潜;刘攀;明波;

    梯级水电站短期经济运行具有决策变量多、优化维度高、约束条件复杂等特点,难以找到可以兼顾计算精度和效率的高效求解方法。在空间上通过各电站间的负荷分配,将多站问题分解为单站问题;在时间上采用关键时间节点描述机组启停状态,解决最小开停机约束难题。为此,提出一种改进双层嵌套优化算法:外层采用布谷鸟算法优化梯级电站间负荷分配以及机组启停状态,内层采用动态规划算法优化各个电站开机机组间的负荷分配。以清江梯级水电站为例进行研究,研究结果表明:优化运行中机组均满足最小开停机约束,且能有效避开振动区;典型日内优化调度消耗水能相较实际运行平均减少2.8%。提出的方法可优化梯级电站间分配负荷,提高梯级水电站联合运行经济效益。

    2022年12期 v.55;No.309 1191-1197页 [查看摘要][在线阅读][下载 1034K]
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  • 气-液两相流中颗粒迁移及其对液膜沉积的影响

    吴婷;杨志兵;

    通过微流控试验研究了液体中悬浮颗粒对微通道气-液两相驱替的影响规律,并解释了其微观机理。试验结果表明,驱替速度和颗粒体积分数会显著影响颗粒在通道壁的滞留及液膜沉积厚度。驱替速度较小时,颗粒不会被液膜夹带,且颗粒的存在对液膜厚度的影响可以忽略;驱替速中等时,颗粒会导致液膜厚度明显增加;随着驱替速度进一步增大,膜厚与颗粒体积分数的相关性减弱。此外,基于受力分析以及润滑理论推导的理论模型较好地预测了颗粒在通道中滞留的临界条件,并与试验结果吻合良好。

    2022年12期 v.55;No.309 1198-1203页 [查看摘要][在线阅读][下载 982K]
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  • 基于贝叶斯理论的土石坝结构风险分析

    余峰;唐小松;荣冠;吴琦;蒙世仟;苏佩珍;

    提出了基于贝叶斯理论的土石坝结构风险分析方法。首先,介绍了土石坝结构风险计算模型的原理。其次,将土石料渗透系数和抗剪强度参数作为结构风险计算模型的输入参数,其概率分布模型的识别和建立将直接影响风险分析的结果,故基于贝叶斯理论的模型识别法和马尔科夫蒙特卡洛模拟法来描述输入参数的概率分布。最后,以广西境内小峰水库土石坝的现场试验数据为例,计算了小峰水库主坝的结构风险。结果表明,结构风险计算模型充分考虑了渗透破坏失事和坝坡失稳失事,表征出土石坝隐藏的结构风险,实现了土石坝结构失事的量化;该方法能够充分利用有限的现场试验数据,表征出随机变量的模型不确定性和统计不确定性,从而更精确地计算出土石坝结构风险率。

    2022年12期 v.55;No.309 1204-1212页 [查看摘要][在线阅读][下载 1140K]
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  • 水阳江流域(宣城段)土地利用变化的水文响应分析

    邵冰清;刘金鑫;曹志先;

    以安徽水阳江流域(宣城段)为例,利用SWAT模型中国大气同化驱动数据集(China meteorological assimilation driving datasets for the soil and water assessment tool(SWAT)model,CMADS)驱动SWAT模型对2010—2017年月径流过程进行模拟和验证,并分析“林长制”背景下的水文响应。模拟结果表明:CMADS数据集在研究流域适用性良好且模型不确定性低;在流域内近年土地利用变化较大的区域内设置不同比例耕地或草地转化为林地的12种不同水文情境,结果表示,在12种情境下,流域蒸散发和深层渗透均增加,地表产流均减少。推行“林长制”对流域水资源可持续利用有重要意义。

    2022年12期 v.55;No.309 1213-1220页 [查看摘要][在线阅读][下载 1084K]
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土木建筑工程

  • 采用混合接头的装配式RC圆柱墩轴压极限承载力试验研究

    林上顺;叶世集;夏樟华;杨切;欧智菁;

    为研究采用灌浆套筒和钢管剪力键混合接头的装配式钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)圆柱墩的轴压性能,设计了4根RC圆柱墩(分别为整体现浇墩柱、灌浆套筒连接墩柱、钢管剪力键连接墩柱、混合连接墩柱),开展圆柱墩的轴压极限承载力试验,对比4根墩柱在破坏模式方面的差异,分析试件的承载能力、变形和应变等变化规律,并结合有限元计算分析装配式桥墩的损伤机理,最后对轴压承载力进行计算。结果表明:在轴压作用下,混合连接装配式桥墩与整体现浇桥墩的破坏形态和受力过程相似,表现为柱中上部混凝土压碎破坏;试验测得的混合连接装配式墩的极限承载力最大,灌浆套筒连接装配式墩、钢管剪力键连接装配式墩的极限承载力分别是混合连接装配式墩的91.5%、79.2%;混合连接装配式墩的受压性能优于其他试验构件,钢管和套筒可以很好地参与受力;混合连接装配式墩在轴压荷载下钢筋先屈服、钢管后屈服,其灌浆套筒最大应变比灌浆套筒连接装配式墩的灌浆套筒应变小且未屈服;按现有规范进行计算,混合连接装配式墩实测承载力和规范计算值误差为22.7%,考虑钢管作用,初步提出修正公式进行计算,实测值和计算值误差为2.7%,计算结果与试验结果较为吻合,可为工程实践提供参考。

    2022年12期 v.55;No.309 1221-1228页 [查看摘要][在线阅读][下载 1114K]
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  • 考虑施工期荷载作用的再生路面疲劳损伤分析

    叶宏宇;周及;王选仓;

    通过调查施工期及运营期轴载,建立了4种工况模型模拟施工期及运营期不同路面结构,进行了疲劳试验,并引入施工期及运营期综合修正系数,得到再生层及水稳底基层修正后的疲劳寿命方程,计算了不同工况下水稳底基层及再生基层疲劳寿命,采用Miner损伤理论分析了再生路面结构底基层施工期及运营期疲劳损伤规律。结果表明,水稳底基层施工期疲劳损伤占总疲劳寿命的44%以上,而再生基层施工期疲劳损伤不足0.1%;考虑施工期及运营期再生路面基层及底基层累计损伤,双层面层+冷再生基层+水稳底基层+铣刨后旧路疲劳损伤寿命为12.7 a,双层面层+热再生基层+水稳底基层+铣刨后旧路疲劳损伤寿命为14.1 a,推荐G30小乌段采用热再生路面结构。

    2022年12期 v.55;No.309 1229-1240页 [查看摘要][在线阅读][下载 1171K]
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  • 水电站大型桥式起重机桥架结构有限元分析

    刘德昆;陈俊;王皓;

    根据桥式起重机的结构特点,以某水电站大型桥式起重机为研究对象,建立整机桥架结构的三维模型,并利用Ansys有限元软件对主要承载结构进行动静态特性分析。静力学分析结果表明,该桥架结构在工作载荷作用下,满足许用应力和垂直静挠度要求;模态分析结果表明,结构的第1阶固有频率在8 Hz附近,满足固有频率要求;通过谐响应分析得到桥架结构发生共振的频率、共振幅值及主振方向。分析结果可为水电站大型桥式起重机的安全评估及工程设计提供科学依据。

    2022年12期 v.55;No.309 1241-1247页 [查看摘要][在线阅读][下载 1147K]
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  • 基于探地雷达的道路半刚性基层含水率检测

    王伟;郑睿;

    为探究含水率与不同道路半刚性基层材料的关系,从而实现检测道路含水率的目的,采用探地雷达技术对不同含水率的半刚性材料进行试验,得到介电常数与含水率之间的函数关系式。通过探地雷达进行实地检测,求出理论含水率。现场钻芯取样结果表明:理论含水率与实测含水率基本一致,函数关系式计算结果可靠,并据此实现道路半刚性材料最优含水量的评定。

    2022年12期 v.55;No.309 1248-1255页 [查看摘要][在线阅读][下载 957K]
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电气工程

  • 基于SPRGA遗传算法的高压直流分压器均压环结构优化设计

    罗奕;翟少磊;肖勇;王典浪;王恩;魏龄;王保帅;

    高压直流分压器外绝缘电场分布极不均匀,均压环的位置和尺寸参数是决定均压环表面场强大小的因素,如设计不当会存在最大沿面场强超过电晕起始场强的情况。针对均压环的最佳参数不易求解的问题,传统遗传算法存在局部收敛的现象,采用小种群实数遗传算法(small population real-coded genetic algorithm,SPRGA)和BP(back propagation)神经网络相结合的方法对高压直流分压器均压环进行了优化设计。计算结果表明,通过SPRGA和BP神经网络相结合优化后的均压环结构参数,可以减小均压环表面场强与沿面场强,减少电晕放电的概率,且相比传统遗传算法,其能进一步改善高压直流分压器电位与电场的分布,有利于提高直流分压器均压环设计的可靠性、实用性。

    2022年12期 v.55;No.309 1256-1262页 [查看摘要][在线阅读][下载 1016K]
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  • 基于交替迭代法的混合交直流系统潮流解耦算法

    吕习超;李晓霞;傅聪;李辉;曾子安;郭建祎;樊友平;

    交直流混合潮流计算是深入研究多端混合直流输电系统安全稳定特性的有力支撑,其实质是交直流混合系统的潮流计算方法。首先分别建立电网换相换流器(line commutated converter, LCC)、模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)直流侧和交流侧潮流计算模型,依据直流侧控制方式的不同将直流系统的节点进行分类,并应用牛顿-拉夫逊法对直流网络的潮流进行计算;同时,对交直流系统潮流计算中的交直流边界信息更新方法进行了说明;最后,利用PSS/E(power system simulator/engineering)与PSCAD(power systems computer aided design)进行了仿真对比,验证了所提出建模方法的正确性和提出的基于交替迭代的潮流解耦算法的正确性和有效性。

    2022年12期 v.55;No.309 1263-1270页 [查看摘要][在线阅读][下载 924K]
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  • 基于DSP的多端混合直流输电系统交流侧故障响应特性研究

    胡付有;吕习超;马洪灼;吴小东;曾子安;郭建祎;樊友平;

    在昆柳龙多端混合直流输电工程背景下,为研究多端混合直流输电系统交流侧的故障响应特性,建立了基于数字信号处理(digital signal processing,DSP)的多端混合直流输电系统的机电暂态模型。在此基础上,对多端混合直流输电系统各端交流侧进行三相接地故障(交流侧电压降至0)仿真,得到了不同情况下的系统交流侧故障响应特性,并将结果与PSCAD(power systems computer aided design)的仿真结果进行对比,发现两者主要电气量的波形基本一致,验证了该模型的准确性,为本工程后续仿真计算的研究工作提供了基础条件和技术参考。

    2022年12期 v.55;No.309 1271-1277页 [查看摘要][在线阅读][下载 1067K]
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动力与机械工程

  • 基于电子器件冷却及污染物传输的一般模型研究

    赵福云;刘润哲;王磊;

    通过数值模拟研究了基于电子元器件的方腔模型内的介质流动和热质输运,利用流函数、热函数和质函数探讨了含固体块阵列的封闭方腔内热量与气态污染物的输运模式,分析了热源和冷源的排布方式及若干控制参数对腔内流动结构、温度及污染物浓度分布和热质输运效率的影响。结果表明,在热浮升力主导的自然对流下,热源布置在左壁面上端、冷源布置在右壁面下端条件下的方腔具有相对较高的热输运能力;而在质浮升力主导下,与热源布置位置恰好相反的方腔的热输运能力更高。随着质浮升力的增强,热源和冷源排布方式对于物料输运能力的影响减小。

    2022年12期 v.55;No.309 1278-1284页 [查看摘要][在线阅读][下载 1253K]
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  • 基于应力变化率的高压输电线路紧线预警系统研究

    秦子航;陶劲松;谌涛;熊文俊;方书涵;贺明慧;

    高压线路的安装需要对弧垂进行校验或实时监测,以确保线路运行和被跨越设备的安全,满足安全、经济、稳定的工程要求。基于此,研究了一种高压输电线路施工紧线预警系统,用于指导高压架空输电线路的张力架线设计与紧线施工。该系统由全球定位系统(global positioning system,GPS)获取档距和高差,通过传感器在施工过程中动态测量线路端部节点应力与倾角,根据两端杆塔及多杆塔之间输电线路弧垂与线端节点应力之间的关系,计算得出不同档距输电线路弧垂高度和应力的变化过程,并在此基础上,开发了STM32软件和手机终端APP,实现信息的实时反馈,同时设置应力、弧垂阈值和应力变化率判据构成预警,并提出了基于应力变化率的判据,提高了架线施工的安全性和精确性。

    2022年12期 v.55;No.309 1285-1292页 [查看摘要][在线阅读][下载 1002K]
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计算机技术及应用

  • 基于改进的Vision Transformer的低分辨率钻孔图像拼接方法

    陈佳;傅振鹏;周辉;范波;高阳;

    使用传统手工方法拼接低分辨率岩土钻孔图像不能保证2幅图像的正确匹配及拼接,即传统的拼接方法无法解决岩土钻孔图像存在较大畸变时的低分辨率图像拼接问题。针对低分辨率岩土钻孔图像的拼接问题,提出了一种结合梯度变换与仿射位移的改进的Vision Transformer的低分辨率钻孔图像拼接方法。该方法首先采用改进的霍夫圆识别模型得到钻孔图像的圆心,并经过经纬展开得到单幅图像矩形展开图;然后将所展开的图像通过所提出的基于改进的Vision Transformer的拼接模型获得最后的拼接图像,该模型将多层感知机制与梯度域相结合,通过引导梯度矢量场标注不同清晰特征层,融合欧氏距离及仿射变换获得拼接后的图像。真实钻孔图像数据集实验结果表明,该拼接方法比尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)、加速鲁棒特征(speeded up robust features,SURF)、超分辨率测试序列(visual geometry group,VGG)模型的拼接结果更优,且适用于真实低分辨率钻孔图像的拼接任务。

    2022年12期 v.55;No.309 1293-1302页 [查看摘要][在线阅读][下载 1090K]
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