时间序列模型在金沙江干流水沙随机模拟中的应用

在水利工程中,长期(几十年或上百年)的水文序列实测资料对工程的建设、防洪、抗旱以及河流生态保护等方面起着至关重要的作用。然而,在实际工程中,大多数情况下较难以获得某河流特定位置处超过百年的长期水文实测数据。因此,常常需要根据有限的短期水文实测资料对该处的水文序列进行长时间的随机模拟,用以获取更多水文数据样本。文章基于金沙江中游石鼓水文站22 a的实测流量时间序列,采用水文时间序列组成成分分析方法,结合自回归模型和水沙联合随机模型共同建立了该地区的流量时间序列和水沙相关关系,并模拟了工程所在位置处500 a的流量和含沙量结果。此外,文中对模拟的流量结果进行误差分析,以充分验证文章提出的流量时间序列模型的正确性与合理性。文章的研究成果可为新建港口码头及航道工程提供一定的技术支撑。     

风浪联合作用下船舶耐波性能的数值模拟

在以往船舶耐波性能研究过程中,忽略了风浪环境的模拟精度,造成在不同波高环境下,耐波性模拟结果与实测数据相差较大的问题。因而,设计风浪联合作用下船舶耐波性能的数值模拟方法。采用UDF造波技术以及二阶Stokes波浪理论完成海洋风浪仿真,获取船舶实测数据,引用有限元法构建船舶模型。结合响应关系算子,实现船舶耐波性能数值模拟。构建方法应用环节,将此方法与原有2种方法在不同波高下,对测试船舶的耐波性进行模拟。通过测试结果可知,此方法的模拟精度高于原有方法。     

分布式流域水文模型在粤北地区北江流域的应用研究

将Arc GIS与SWAT分布式流域水文模型相结合,构建了粤北岩溶石山地区北江流域的分布式流域水文模型,该模型综合考虑了粤北地区北江流域地表水-地下水之间的相互作用,更真实地模拟了水文循环系统。本文应用SWAT模拟了北江流域的水文过程,对滃江、连江等水文站逐日、月实测径流资料进行径流模拟,确定了模型的基本参数,以子流域主河道出口流量2004~2007年实测数据作为参考通过SWAT中的自动率定模块实现模型率定,模拟效果比较理想。从模拟精度、参数需求、模型稳定性、水资源评价等方面分析模型的特点,研究表明:该模型参数相对简单,模拟精度较高,运行稳定、快速,水量平衡分析详尽。模型可用作地表-地下水流相互作用、流域水量平衡分析和水资源管理的有效计算工具。     

等宽明渠交汇口平面二维水流数值模拟*

采用雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方程组,其中动量方程的雷诺应力项用雷诺应力（RAM）模型求解,运用Fluent软件模拟了90°等宽明渠交汇口6种流量比的二维水流运动。通过将数值模拟的分离区尺寸与试验资料进行比较,发现用RAM模型模拟在小流量比流动精度较高,建议采用采用混合湍流模型：当流量比小于0.583取RAM模型计算值,否则取H-L模型计算,并绘制了分离区长度、宽度与流量比关系图。     

饱和砂土振动液化过程中桩的响应数值模拟

首先通过桩土相互作用的振动台模型试验模拟饱和砂土的振动液化过程,并实测桩身应变等数据,为数值计算提供可供比较的试验数据;其次依据饱和弱化土层p-y关系,利用拟静力计算方法,应用温克尔地基梁模型数值模拟饱和砂土振动液化过程中桩身弯矩。通过拟静力计算结果和试验结果的对比分析,认为当桩顶惯性力的折减系数为0.6时,数值模拟结果成立。     

波流耦合模型在风暴潮波浪增水推算中的应用

文章通过收集威海海域附近引起严重影响的台风资料,并以历时台风资料为样本,采用montecarlo随机模型重新生成12组台风。建立波流耦合数值数学模型,以台风为驱动要素,对风暴潮引起的波浪增水进行了分析计算,得到台风过程影响下威海沿海海域的风暴潮增水与波浪要素,将研究结果进行了验证和与实测数据进行分析比较,并将研究结论应用于部分工程的实践。     

基于不平衡模型的航道船舶流量分析

对广州港出海航道流量实测得到基础数据,对流量进行峰值搜索、加权、分类统计和不平衡分析,建立流量时间不平衡和流量双向不平衡模型,从时间和空间方面反映了流量规律,反映出航道本身及管理状况。     

基于模糊点数据的地基液化判别

以世界范围内19次大地震106个场地的地基液化现场实测数据为基础,通过对地基液化评价模型建立过程中模糊不确定因素的分析,引入模糊模式识别理论建立各实测数据点隶属度,模拟数据点在构建液化判别模型的不同作用;并通过LOGISTIC回归将数据点的模糊性映射到液化判别模型,导出液化概率评价方程,建立地基液化概率和液化安全系数的函数关系.预测液化和非液化的可靠性分别达到92.9%和80.2%,为利用现场实测资料进行地基液化判别提供了简便、较为准确的新途径.     

深层水泥搅拌法加固引桥地基效果分析

依托天津某引桥地基加固工程,采用有限元法对该工程进行了数值模拟,并将数值模拟结果与现场实测数据进行了对比分析。结果表明,土压力和孔隙水压力的数值计算结果与实测结果符合较好,证明了数值模型的合理性;变形计算结果表明,深层水泥搅拌法很好地控制了地基变形,证明了该方法的有效性。     

通州湾区域用海对近岸波浪场的影响

采用CCMP背景风场与Holland梯度风场模型叠加构建新的SWAN驱动风场,对台风"梅花"期间东中国海的波浪场进行数值模拟,并结合卫星数据进行验证,讨论了拖曳力系数饱和值的最适选取,以给小范围提供最佳波谱边界。运用SWAN自嵌套进行小范围数值模拟研究,结合波浪测站实测数据进行对比,对区域用海后保留通道的两种方案进行对比分析。结果表明,台风期间保留西通道较东通道有效波高更小,所取特征站位平均减幅0.10m,最大降幅达0.25m。     

大型水面舰船工作空间通道通行能力仿真分析

大型水面舰船工作空间通道作为舰船内部人员流动的载体,其通行能力是人员流动性能与工作效率的衡量指标,在保证水面舰船技术性能指标的前提下,舰船总体方案设计应考虑舰船内部工作空间通道的通行能力,为完成具体作业任务操作的人员流动提供便捷的通道。本文通过对大型水面舰船工作空间通道通行能力影响因素、分析指标以及舰船通道人员流动特性的分析,依托人员流动仿真技术构建舰船通道人员流动仿真模型,模拟分析通行设施设置参数变化时内部人员的流动情况,以横向直行走廊通道为例进行设施设置参数与通行能力分析指标关系模型的说明。     

低比转速喷水推进轴流泵空化性能研究

基于低比转速喷水推进轴流泵空化性能重要性的分析,对所设计的低比转速喷水推进轴流泵水力模型在设计流量下进行CFD空化模拟,分析空化特性和空化发生、发展过程,并通过模型空化试验比较验证数值模拟结果。比较表明:设计流量下,模型试验与数值模拟结果相吻合。研究结果为低比转速喷水推进轴流泵空化性能的深入研究提供参考。     

基于AR模型的水下目标检测方法

本文提出了一种基于AR模型的水下目标检测方法。该方法对预先获得的环境噪声信号建立AR模型并求解其参数,对采集到的可疑信号以相同的阶数建立AR模型并求其参数。通过比较噪声模型系数和被测目标信号模型系数的差异来判断是否有目标存在。用该方法对模拟舰船信号、舰船模型信号和海试实测数据进行了分析并与能量检测器的结果进行了比较,结果表明该方法与能量检测器的性能相差不大,可以在较低的信噪比下检测出目标信号。     

吴淞口水域船舶交通风险的模拟分析与评估

吴淞口水域通航密度大,船舶分流复杂,且交通事故易发.有效评估其交通危险性,以保障船舶安全通航,具有重大的现实意义.基于船舶流量实测数据,经统计分析,并借助VB编程实现船舶交通模拟,对该水域的交通风险进行评估,结果证实该水域的交通危险性随潮汐的变化趋势呈马鞍形曲线,且存在3个主要的高危险区,与船舶交通事故的发生规律保持一致.试验证明:依据实测船舶流量数据模拟的方法可对特定水域的危险性进行全方位的评价.     

基于GSE平台的蒸汽试验系统边界的动态控制仿真

[目的]台架试验是蒸汽系统设计与验证的重要手段,能否准确模拟边界条件是至关重要的影响因素。为获得一种可行的动态流量边界控制方法,[方法]基于蒸汽系统台架试验的蒸汽入口处流量变化要求,提出PID闭环控制与开环控制方案,并开展仿真对比分析。利用GSE平台建立蒸汽系统台架试验的仿真模型,基于试验热态调试数据进行仿真模型修正,并通过对比试验数据与仿真数据验证仿真模型的正确性和有效性。[结果]仿真结果表明:迭代—收敛的开环控制方案可以满足蒸汽流量在10 s内线性减少20 t/h的控制要求,而传统PID闭环控制方案则难以实现。验证试验的结果表明:蒸汽入口处的流量变化满足台架试验要求,并与仿真结果相吻合。[结论]研究成果可为蒸汽系统台架试验的边界控制提供参考。     

河道三维水流数值模型及应用

天然河道水流、泥沙运动在空间上属三维问题,故提出一种三维明渠水流数学模型,将该模型应用到黄河贵德水文站下游某河段,模拟的流速、水位与实测资料吻合较好;流量沿程分布结果表明模型具有良好的物理量守恒性;给出的流速垂向分布、紊动能量等参数亦是合理的,为河道三维水流结构分析提供了依据。     

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。     

三峡下游非恒定流的数值模拟

对三峡坝区下游的黄陵庙至南津关长约28.5 km的河段进行了一维和二维非恒定流数值模拟。文中采用Presimann四点偏心隐式差分求解一维非恒定流,采用正交曲线坐标系下二维水深平均数学模型进行二维非恒定流计算。根据实测资料,由河段上、下游的黄陵庙、南津关(二)水位站测定的水位过程给定水位边界条件,通过河段中的莲沱、石牌、平善坝水位站的实测水位过程以及黄陵庙(陡)水文站实测的流量过程进行模型验证,结果表明一维和二维数模计算出的水位、流量过程与实测值符合良好。由于二维计算时间远大于一维,因此在拟定和优化三峡—葛洲坝联合调峰运行方案时可主要采用一维非恒定流模型,在某些工况下,因通航限制而需要限定局部河段流速时可采用二维非恒定流模型。     

极地钻井船系泊冰阻力与运动响应数值模拟研究

论文建立了系泊状态下的极地钻井船与平整冰相互作用的二维数学模型,首先通过几何方法搜寻船体与冰体之间相互接触的所有区域来模拟平整冰在船体水线面处的破冰过程,再采用半经验的冰阻力计算公式模拟冰块的翻转和滑行过程。利用该数值模拟方法获得了Kulluk号极地钻井船的冰阻力、系泊力及运动响应的时间历程,并将数值模拟结果和钻井船冰区实测结果进行了对比。研究表明,数值模拟结果与实测结果总体而言吻合,论文的数值模拟方法能够较好地模拟系泊冰阻力随冰厚和冰速变化的规律,具有一定的工程应用价值。数值模拟与实船实测结果之间存在一定的差别,产生的主要原因是实测数据较少,数据统计时存在一定的不确定性。     

海滨吹填区软土地基固结沉降的预测研究

运用灰色理论建立地基沉降的非等时距的等维新息预测模型。采用胶州湾底海岸吹填区的地面沉降监测数据对预测模型进行检验,并与普通GM(1,1)模型的模拟结果进行比较,该模型的预测精度和计算精度均高于普通GM(1,1)模型,预测数据与实测数据的误差较小。本研究成果对类似的吹填区软土地基沉降监测具有一定参考价值。