万向联轴节机构与摆动导杆机构的组合

通过对摆动导杆机构、万向联轴节机构以及两者组合机构运动规律的分析及研究，提出了一项合理组合摆动导杆机构与万向联轴节机构的有效方法。     

基于免疫算法的配电网开关优化配置模型

给出了开关优化的数学模型及基于免疫算法的求解方法。分析了开关投资和运行维修费用、停电损失的计算方法，基于等年值法建立开关优化配置模型。该模型是一含约束、不可微、非连续的组合优化模型。基于免疫算法给出了模型的求解算法。通过模型计算确定开关的最优配置数量和位置，并得到系统的可靠性、投资费用和停电损失等。计算实例表明：提出的模型和算法有较强的工程实用性，免疫算法具有较好的全局收敛性和较快的收敛速度。     

二维摆动水翼仿生推进水动力性能研究

以鱼类尾鳍摆动式推进模式为背景，对二维刚性和柔性水翼摆动运动的非定常水动力性能开展了数值计算，将刚性水翼的计算结果与实验值进行了对比，吻合较好。运动边界采用动网格技术，湍流模型选用SST模型，柔性变形采用Bose模式，探讨了水翼瞬时攻角、及柔度对摆动水翼推进性能的影响。     

系泊系统对海上浮式风机运动响应的影响分析

通过建立一种海上浮式风机运动响应的时域耦合数值计算方法,分析系泊系统对于运动响应的影响。该计算方法由气动力模块、水动力模块、系泊模块和浮体运动求解模块组成。气动力模块采用叶素动量法;水动力模块采用势流理论,通过边界元法进行数值模拟;系泊模块采用悬链线模型,利用Chebyshev多项式拟合计算;浮体运动求解模块采用Runge-Kutta法进行时域计算。根据对OC3-Hywind spar浮式风机进行建模求解,分析了系泊系统对于浮式风机运动响应的影响。     

适应复杂上表面边界条件的一维土壤水运动数值模拟

本文利用有限元法建立了一维土壤水运动数值模型。提出了适应降雨/灌溉、蒸发等复杂的上边界条件的处理方法，可以用来统一计算土壤剖面降雨／灌溉入渗、地表积水、地表产流、蒸发、蒸腾以及当这些现象交替出现时的水分运动过程。在数值计算过程中，采用了质量守恒和特殊的迭代求解格式以加快计算收敛速度和减少水量平衡误差。模拟验证表明：本文模型提出的思路可行，计算方法合理并具有通用性。     

基于裂隙网络模型的地下水数值模拟误差分析

以二维裂隙网格中地下水流动数值模拟问题为例,分析了其模型误差、观测误差和计算误差。首先给出了该二维地下水问题的解析解,然后详细讨论了数值模型的解法及其误差。计算结果表明,线素法较有限元法误差更小,同时求解大型线性方程组时,应采用置大数法。最后以裂隙宽测量为例,讨论了观测误差对水头计算结果的影响。分析认为,前期准确可靠的地质勘察,是后期提高数值模型模拟精度的前提条件和重要保证。     

基于协同进化遗传的混凝土温度场差分反演算法

针对差分算法求解温度场与实际温度值存在误差问题,提出用协同进化遗传算法对误差进行修正,以得到准确的温度值。根据温度场原理并利用差分方法,结合实际工程项目建立了相应的温度场差分模型,并将计算结果与实际温度场数据进行分析比较。对两者存在的温度误差问题,建立协同进化遗传差分反演模型对其进行求解,确定温度场参数,并进行正算,改进后所得结果与实际误差较小。该算法可为工程实际类似问题温度场的求解提供一定的参考作用。     

游荡型河段水沙数学模型研究

游荡型河段河道宽浅不一、主流摆动幅度大,水沙运动及河床演变极为复杂,水沙数学模型中存在的问题也最为突出。在对现有研究成果及游荡性河道特性分析的基础上,结合实测水沙资料,考虑游荡型河道水沙条件、地形条件变化剧烈的特点,通过建立能够反映游荡型河道特性的阻力、挟沙力沿河宽分布计算的公式,提出了游荡型河道主流摆动的计算模式。同时,结合现有的河岸崩塌计算模式,建立了游荡型河段水沙数学模型,并将该模型应用到黄河下游花园口—辛寨天然河段。结果表明：该模型不仅能较好地模拟出不同时期主流线摆动情况,还能模拟出河床的纵向冲淤以及横向变形,计算结果与实测值符合较好,说明该模型能够反映游荡型河道的特性。     

弧形闸门液压启闭机机构设计方法

如何设计弧形闸门液压启闭机机构诸铰链点位置及油缸行程,相关设计规范和手册以及教科书没有论及,其实这是一个既现实又重要的问题。解决该问题需要综合考虑机构运动及力学限定条件。该文从机构运动入手,引入反映机构属性的约束条件,通过求解约束方程获得表征机构的诸参数,在此基础上进一步给出任意位置启闭机油缸以及负载对弧门支铰轴的力矩表达式,从而提供了完整的该类型机构设计方法。文章给出了模拟工程案例以资借鉴。     

自然通风湿式冷却塔热力特性数值模拟

基于CFD软件和自然通风湿式冷却塔相关理论,对气流运动采用标准k-ε湍流模型,喷淋区和雨区采用离散相模型计算,对填料区建立了基于Poppe理论的数值求解模型。并通过编译自定义源项函数,实现其在FLUENT中的求解。基于该模型,在不考虑自然风情况下,对某300MW机组自然通风冷却塔的气水流动与热质交换进行数值模拟。分析了淋水密度、进塔水温和环境条件对冷却塔热力特性的影响。计算结果表明：基于CFD软件的冷却塔数值求解模型有很好的适用性,淋水密度和环境条件对出塔水温影响很大。     

阻力线性化条件下纵向离散系数的半解析解法

纵向离散系数是水质模型的关键参数,对于污染物的影响范围具有决定性影响,一直是环境水力学的研究热点。目前纵向离散系数的确定以经验、半经验方法为主,物理机制不够明确。基于底部阻力局部线性化假定,利用幂级数求解断面流速分布,代入Fischer纵向离散系数积分公式,建立了纵向离散系数的半解析方法。利用100余条天然河流数据进行验证,结果表明计算值为实测值的0.3～3.0倍,精度符合工程要求。该方法推导严密、计算量较小,一定程度上反映了离散的物理机制,与前人计算公式的误差在同一量级,具有一定的可靠性。     

感潮河段水沙数学模型研究与应用

感潮河段的水流和泥沙运动均具有很强的非恒定性,采用有限体积法建立了一套感潮河段平面二维水流泥沙数学模型。模型采用同位网格的SIMPLEC法对水流方程进行离散和求解,较全面地考虑了非均匀悬移质及推移质运动,具有较好的普遍适用性。以长江下游口岸直河段和仪征河段为例,分别对模型作了定床和动床计算,计算结果与实测值符合较好,从而证明了模型的可靠性。     

溃坝水流作用下急弯河道泥沙输移数值模拟

将有限元特征分裂算法(CBS)应用于二维浅水控制方程的求解中,建立了模拟溃坝水流泥沙输移的数学模型。CBS算法在计算对流主导的问题时具有很好的稳定性与较高的精度,适用于处理溃坝水流流速大,水位、床面变化剧烈等问题。应用该模型对90°急弯河道全溃所致的水流运动进行了数值计算,并与试验资料进行了比较,证实了该方法的可靠性。最后用该模型模拟了180°弯道中溃坝水流在缓坡、陡坡时的洪水演进与泥沙输移。结果表明:模型能够较好地模拟溃坝水流运动,模拟结果符合水流泥沙运动规律。     

波-流共同作用下令仃洋三维盐度数值模拟

为了研究伶仃洋内盐度的输移运动规律,建立了三维斜压盐度数学模型。模型考虑了径流、潮流及波浪场作用下的盐度输运,波浪的影响通过三维辐射应力和波一流共同作用底应力反映。采用平面正交曲线坐标和垂向σ坐标对复杂边界和地形进行了较好的拟合,方程采用守恒有限差分法离散,并采用内外模式分裂技术求解,水平动量方程的求解采用了“预测”、“校正”相结合的方法以保证内外模式所求流速值的一致性。应用枯水期伶仃洋大规模同期实测的水位、流速和盐度资料对模型进行了验证,计算值与实测值吻合较好,表明了模型对伶仃洋水流、盐度运动规律模拟的可靠性。     

自然通风湿式冷却塔热力特性数值研究

基于CFD软件和自然通风湿式冷却塔相关理论，对气流运动采用标准 湍流模型，喷淋区和雨区采用离散相模型计算，对填料区建立了基于Poppe理论的数值求解模型，并通过添加自定义源项，实现其在FLUENT中的求解。基于该模型，在不考虑自然风情况下，对某300MW机组自然通风冷却塔的气水流动与热质交换进行数值模拟，分析了淋水密度、进塔水温、喷嘴数和环境条件对冷却塔热力特性的影响。计算结果表明：基于CFD软件的冷却塔数值求解模型有很好的适用性，淋水密度和环境条件对出塔水温影响很大，为进一步完善冷却塔的设计与运行提供了理论依据。     

考虑天气变化的可靠性评估模型与分析

电力系统可靠性评估的结果受天气变化的影响很大，可靠性评估的模型是所有问题研究的重点。文中建立了考虑两种天气状态时可靠性评估的数学模型，提出了在恶劣天气条件下元件能否维修两种情况下可靠性指标的分析方法，并给出了在这两种情况下计算可靠性原始参数的两组公式，对恶劣天气占不同比例时可靠性指标的误差进行了分析，结果显示系统可靠性指标受恶劣天气的影响极大。最后通过算例证明了文中模型的有效性，同时该模型还可用于研究如温度、湿度、强度等类似的环境变化对系统可靠性影响的分析，对电网规划和实际操作有一定的指导意义。     

黏性流场中鱼类胸鳍的水动力性能分析

针对刚性胸鳍建立了二自由度、三自由度的运动模型.在此基础上,通过对基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程的商用计算流体力学(CFD)软件FLUENT的二次开发,采用其先进的动网格技术以及强大的后处理系统,详细计算了刚性胸鳍在黏性流场中的水动力性能.数值计算结果与最近物理实验结果进行详细比较和讨论.通过研究发现摆动胸鳍产生的独特表面压力分布以及尾涡变化方式是其产生较高推进性能的内在原因.     

长江口二维非均匀悬沙数值模拟

针对长江口水流泥沙运动的特点建立了非均匀悬沙的平面二维数值模型。在模型中考虑了波浪对流场的影响和对水流挟沙力的影响 ,在确定悬沙絮凝沉速时考虑了泥沙粒径、盐度、含沙量及水流紊动的影响。悬沙模型建立在曲线坐标下 ,悬沙输运方程采用破开算子的方法求解 ,平流项采用UltimateQuickest格式求解 ,提高了计算的精度。通过实测资料对数学模型计算的悬沙含量进行检验 ,表明它较好地反应了长江口地区泥沙的运动规律     

坡地降雨漫流的有限元模拟

由于坡地降雨漫流过程的非线性特征突出,常用的线性水文方法较难模拟这种急剧变化的过程,因此,本文采用了有限元方法对描述坡地降雨漫流过程的运动波数学模型进行求解。这种求解方法可以在计算机上完成。并且将该有限元数值计算的结果与室内透水和不透水坡面降雨漫流实验的观测结果进行了比较,以及与坡地降雨漫流运动波方程的解析解进行了比较,以此作为对模型的检验。检验结果表明,数值计算与实验结果符合良好,而且与解析解的一致性也很高。本文还讨论了应用微型计算机求解的3个具体问题,即输入误差的影响、单元数目的选择及时段的选择问题。该有限元模拟模型,已经应用于西峰水保站实验小区人工降雨漫流过程的模拟和子洲径流实验站团山沟3号径流场天然降雨漫流过程的模拟,计算结果与实测径流过程线符合良好。这说明在变动急剧的天然降雨条件下,该模拟模型是适用的。     

荆江典型河湾河势变化三维数值模型

分别建立了三维水沙数学模型及考虑纵向坍塌范围的二元结构河岸崩塌力学模型,并将两者结合,建立了荆江典型河湾河势研究的三维数值模型。基于非正交网格采用局部网格可动技术处理由崩岸引起的河道摆动过程。模型采用有限体积法对方程进行离散,采用与动量插值技术相结合的SIMPLEC算法进行模型求解。对石首河湾进行了模拟研究,模拟结果表明,模型能够较好地模拟出蜿蜒河道的水沙运动规律,成功地复演了石首河湾1996年10月—1998年10月期间剧烈的河势变化(主、支汊易位及河道摆动等)过程,实测结果与模拟结果吻合较好;其中河岸坍塌是该河段河势变化剧烈的主要原因之一。