基于GA-BP神经网络的螺旋桨水动力性能预报方法

为了快速预报螺旋桨水动力性能，提出一种遗传算法优化BP神经网络（GA-BP）的螺旋桨水动力性能快速预测方法。采用计算流体力学（CFD）方法，使用FLUENT软件对P4119螺旋桨水动力性能进行仿真计算，结果表明CFD方法可替代敞水试验获取螺旋桨水动力性能。采用CFD方法计算100组不同系列螺旋桨的水动力性能，建立GA-BP神经网络螺旋桨水动力性能预测模型，以计算所得的100组数据为模型的学习样本，选择其中的80%为训练集，10%为验证集，10%为测试集，对比分析传统BP神经网络和GA-BP神经网络模型的预测效果。结果表明，GA-BP神经网络预测结果预测精度更高，能够满足快速预测螺旋桨水动力性能的要求。     

对转桨水动力性能实时预报方法

为了实现对转桨水动力性能实时预报，基于BP神经网络构建对转桨水动力性能预报模型。首先，采用低阶速度势边界元法建立对转桨水动力性能预报模型，通过调整来流速度和前后桨转速开展对转桨水动力性能多工况计算，从而获得构建神经网络所需的样本空间。建立适用于对转桨水动力性能预报的神经网络架构，通过训练使其具备良好的泛化能力。以某组对转桨为研究对象开展水动力性能实时预报方法研究，结果表明，采用BP神经网络预报模型可获得与边界元法精度相当的预报结果，但该模型与边界元法相比计算所耗时间可以忽略不计，可有效实现对转桨水动力性能实时、快速预报。     

南黄海辐射沙脊群悬沙特征研究

为了探明南黄海海域悬沙场的特征,以指导港口建设,通过人工神经网络,将平面二维潮流数值模型、天气图和水文测验数据联系起来,构建了平面二维悬浮泥沙模型。首先运用人工神经网络求出实测含沙量与水动力之间的函数关系,再把潮流模型和风场计算值代入此关系式,最后求出该海域含沙量平面分布。模型的计算结果表明:波浪掀沙和水流输沙是整个海域宏观水动力特征;西洋潮流水道处于冲刷状态,有利于深槽的维持;含沙量等值线与等水深线形状大体一致。     

基于BP神经网络的冲积河床桥墩局部冲刷深度预测模型

桥墩局部冲刷深度是确定桥墩基础埋深的重要依据,过大的冲刷是桥梁水毁的主要原因之一.利用神经网络和一些实测数据建立BP神经网络模型,进行冲刷深度的预测,用收集到的桥墩局部冲刷数据样本训练并测试BP神经网络模型.测试结果表明由BP神经网络模型得出的桥墩局部冲刷深度预测值与实测值比较吻合,说明该神经网络模型预测桥墩局部冲刷深度是可行的、有效的.     

船舶柴油发电机转速神经网络模型参考自适应控制

结合人工神经网络与模型参考自适应控制，形成船舶柴油发电机转速神经网络自适应控制。对由传感器检测后获取的特征值进行归一化处理，把经过处理的特征值作为神经网络的输入样本集，设计输出样本集，建立BP神经网络和ELMAN神经网络，用整理后的数据训练神经网络，使神经网络实现转速的自适应控制功能，并对神经网络模型进行仿真测试。仿真结果表明该方法控制精度高，动、静态特性好。     

船舶柴油发电机转速神经网络容错控制

结合人工神经网络与智能容错控制，形成船舶柴油发电机转速神经网络容错控制。对由故障诊断后获取的特征值进行归一化处理，把经过处理的特征值作为神经网络的输入样本集，设计输出样本集，建立BP神经网络和ELMAN神经网络，用整理后的数据训练神经网络，使神经网络具有容错控制功能，并对神经网络模型进行仿真测试。仿真试验显示可以实现对船舶电力系统容错控制，保证船舶的安全运行。     

神经网络在船舶主柴油机建模中的应用

该文研究用BP神经网络建立船舶主柴油机模型的方法，并对BP算法进行了改进，提出了一种动态优化学习率的方法，对6L80MC柴油机实际数据用BP网络进行计算的结果表明，该算法能有效地建立船舶主柴油机模型。该模型已成功用于船舶主机遥控仿真系统中。     

BP神经网络应用于散货船空船质量估算

以搜集的200余条散货船为样本,建立了空船质量统计回归模型和三种情况下的BP神经网络模型,并选取10条散货船对各模型进行了测试和比较。三种BP神经网络模型测试结果与实际值很接近,精度优于传统的统计回归模型,表明用BP神经网络进行空船质量估算是可行和实用的。     

应用模糊优选BP网络模型研究龙羊峡水电站坝区地下水渗流场

简述了模糊优选法原理和模糊优选BP神经网络模型的建立过程,比较该模型与一般BP神经网络模型的异同,认为前者优于后者。根据龙羊峡水库坝面钻孔水样的环境稳定同位素和温度数据,应用模糊优选BP神经网络模型分析了坝区地下水渗流场分布特征和水力树立补给关系,计算结果与通过人工同位紊以及和温度示踪等方法的分析结论一致。     

基于支持向量机的船舶机舱火灾温度快速预测

以船舶机舱为研究对象,采用大涡模拟方法,以FDS软件为平台,计算了不同火灾功率、风机启动时间、风机流速和补风口面积条件下的火场温度变化过程。以FDS的数值模拟数据为样本建立了船舶机舱火灾温度的支持向量机计算模型,为提高模型预测的精确度,利用遗传算法对参数进行寻优。实验表明:应用本文模型预测结果与FDS计算结果基本一致,优于SVM模型以及BP神经网络的预测结果,提出一种快速预测火场温度的工程计算方法。     

西江流域干流近年水沙变化特征

选取西江干流迁江站、大湟江口站、梧州站、高要站1957—2016年的年径流量与年输沙量数据,采用Mann-Kendall检验法、5年滑动检验法、累积距平法进行定量与定性分析,同时使用模拟退火算法进行非线性回归分析,得出西江流域干流年径流量和年输沙量的变化规律。结果表明:径流量与输沙量年内分配具有一定不均匀性;迁江站的径流量和输沙量呈显著下降趋势,其他站的年径流量变化呈上升趋势、年输沙量呈显著下降趋势。迁江站径流量于2002年发生突变。迁江站、大湟江口站、梧州站和高要站年输沙量分别在1991、1997、1994、1999年产生显著突变。西江干流年径流量变化趋势呈微波动,年际变动幅度较小,年输沙量呈下降趋势,突变点为1990年。     

洋山港及邻近海域悬沙输运特征研究*

基于SWEM2D数值模型,建立了一个范围包括洋山港、长江口及杭州湾的二维水流泥沙数学模型。根据2004年5月洋山港实测水文泥沙资料,认为洋山港区域悬沙垂向切变输运较小,可忽略该项对悬沙输运的影响,采用二维泥沙数学模型能基本反映出该区域悬沙输运特点。利用2004年5月洋山港及邻近海域实测水文泥沙资料对模型计算结果进行验证,验证结果表明模型计算结果与实际情况吻合良好。在此基础上,根据模型计算结果计算了洋山港及邻近海域大、中、小潮期间悬沙输运速度。结果表明,洋山港区域悬沙主要以欧拉输运为主,斯托克斯漂移、潮泵输运为辅。该区域西口门高含沙量主要是受到长江口及杭州湾悬沙输运富集的影响。其邻近海域主要的悬沙输运在近南汇边滩以东区域分成两股,一股向北,一股沿着南汇南岸的水下泥沙通道,径直流向杭州湾,并在杭州湾的悬沙输运的带动下,向洋山港流去。     

北江清远至河口段推移质选沙研究

采用理论分析、变坡水槽试验与实体模型试验相结合的研究方法,针对北江清远至河口河段推移质泥沙特性及运动特性,作了泥沙起动及输移的水槽试验。根据起动试验结果,得出了反映颗粒的隐蔽和暴露作用的隐暴系数表达式;根据输移试验,并通过与其它公式进行比较,得到适应于该河段的推移质输沙率公式。同时,实体模型试验采取选沙方案后,试验成果与实际相符合。     

淮河干流刘台子弯道河段水沙特征及变化趋势

以淮河干流鲁台子站1951—2015年的水沙原型资料为基础,基于SPSS、Matlab等工具,采用累积距平、M-K和R/S分析等方法,研究刘台子河段来水来沙特性及变化趋势。结果表明:在径流量未发生系统增加或减少的前提下,输沙量和含沙量均呈明显降低趋势,至2000年以后含沙量基本稳定在0. 1 kg/m~3;来沙变化具有较明显的阶段性特征,输沙量突变开始年份在1984年左右,含沙量突变和开始年份发生在1980—1986年;输沙量与含沙量在未来一段时间整体呈现增加的趋势;该河段河床整体以冲刷下切为主。     

甬江及口外海域潮流泥沙数值模拟

建立了甬江河道及口外海域平面二维潮流泥沙数学模型,对2015年6月半个月的潮流场和悬沙场进行模拟,模拟结果与实测资料吻合良好。计算得到了研究区域洪季的余流场和输沙格局,结果表明:甬江口外余流整体由西北指向东南,河道余流指向下游;除口门局部水域,甬江口外输沙格局基本与余流场一致,悬沙经涨潮流的作用被带入甬江河道,致使河道内近口门处的输沙格局由口门向内;甬江口局部区域输沙格局与余流场存在差异的原因是悬沙输移与潮流运动存在时间上的滞后。     

河口垂向二维悬沙输移数学模型

针对窄深的潮汐河口建立了沿宽度方向积分平均的垂向二维悬沙输移数学模型,潮流场的模拟采用三维MOHID模型,悬沙对流扩散方程采用Galerkin有限元法进行求解。利用该模型模拟了长江口北槽段潮流输沙过程,计算结果与实测资料较好吻合,表明了该模型能够模拟窄深的潮汐型河口地区悬沙输移过程。     

A three-dimensional, wave-current coupled, sediment transport model for POM

In the high-energy environment of coastal seas and estuaries,strong sediment resuspension/ deposition events are driven by surface waves,tides,winds and buoyancy driven currents.In recent years,A POM based three-dimensional,wave-current coupled,sediment transport model has been developed by the University of New South Wales.This paper presents several examples of the model applications to study sediment dynamics in the environments where forcings such as waves,tides,and winds are equally important to affect sediment fluxes and distributions.Firstly,the sediment transport model coupled to the Yellow Sea general circulation model and a third generation wave model SWAN was implemented in the Yellow Sea to study the dynamics of the sediment transport and resuspension in the northern Jiangsu shoal-wate(rNJSW).The sediment distributions and fluxes and their inter-annual variability were studied by realistic numerical simulations.The study found that the surface waves played a dominant role over the tides to form the turbidity maxima along the muddy coast of NJSW. Secondly,the sediment transport model was used to explore the effect of suspended sediment-induced stratification in the bottom boundary laye(rBBL).The model uses a re-parameterized bottom drag coefficient Cd that incorporates a linear stability function of flux Richardson number Rf.The study has shown that the sediment induced stratification in the BBL reduces the vertical eddy viscosity and bottom shear stress in comparison with the model prediction in a neutrally stratified BBL.In response to these apparent reductions,the tidal current shear is increased and sediments are abnormally concentrated within a thin wall layer that is overlain by a thicker layer with much smaller concentration.The formation of this fluid-mud layer near the seabed has led to a significant reduction in the total sediment transport.This study contributes to the understanding of formations of tidal flats along the coasts of turbid seas and estuaries.     

兴化湾水文泥沙特征分析

使用潮流数学模型、波浪数学模型、泥沙来源与运移趋势分析、泥沙淤积分析、水下地形变化分析等多种手段对兴化湾的水文泥沙特征进行了分析研究     

漳卫新河闸下淤积一维数学模型研究及应用

建立了漳卫新河河道一维水沙数学模型,采用Preissmann四点隐式差分格式离散非恒定水流方程,以及交错网格显式差分格式离散泥沙运动方程。该模型对辛集闸闸下———河口段在大潮期间的潮位、流速和含沙量进行了验证,其结果与实测资料基本相符。依据该模型,对未来20 a的河床冲淤变化和演变发展趋势作了预测。     

潍坊港潮流分析及航道回淤预测

潍坊港处于莱州湾的中部，岸滩水深较浅且变化平缓，泥沙运动较为活跃，泥沙淤积对航道的运营维护影响较大。通过建立潮流模型和泥沙输移数学模型进行计算，所得结果与现有的实测数据进行对比验证；再进一步模拟航道的冲淤情况，预测航道回淤分布规律以及航道沿程的淤强分布情况。结果表明，潮流模型和泥沙输移模型计算结果与实测数据吻合度均较高，预测航道年淤积量约为391.3万m3。