输气管道试压过程中的泄漏数学模型

天然气管道试压过程中可能发生泄漏,及时、准确地确定管道的漏失位置并进行修复,确保管道按时投产运行,是管道试压阶段的一项十分重要的工作.文中从管输天然气理论出发,结合管道试压过程的工艺特点,给出了描述输气管道泄漏的一个数学模型;应用偏微分方程数值反演方法,给出了确定泄漏位置、漏失函数的数学表达式;并给出了数值模拟的方法和步骤.文中提供的理论方法不仅适用于输气管道试压阶段的泄漏检测,而且可以推广到运行中的输气和输油管道的泄漏检测中去.     

多港口多船舶同时行进下航行调度的数学模型设计

为了提高多港口多船舶同时行进下船舶航行的畅通性,进行航行调度数学模型的优化设计,提出一种基于并行网格控制的多港口多船舶同时行进下航行调度的数学模型,采用均匀阵列分布模型构建船舶航行的网格结构模型,在齐次Sobolev空间构建船舶均衡调度的非线性微分控制方程,采用对合Cauchy-Hadamard积分控制方法进行调度模型渐进寻优,在Lyapunove有限域中得到全局调度的平衡性边界条件,实现船舶航行的并行优化调度。仿真结果表明,采用该模型进行船舶航行调度能提高港口的吞吐量,航线的运载能力增强,调度模型的稳定性较好。     

神经网络在船舶动力定位模拟器控制系统中的应用

随着近海资源日渐枯竭,远洋自然资源的开发和利用技术成为了研究热点。远洋水域深度较大,船舶在采用传统的锚泊式定位时会发生走锚等问题,因此,必须采用动力定位技术。船舶动力定位系统由位置测量、控制器和推进器3部分组成,可以实现精准可靠的海上定位,对船舶和海上作业平台有重要意义。动力定位模拟器是船员进行动力系统操作培训的重要设备,本文结合神经网络算法和相应的数学模型,设计和开发了船舶动力定位模拟器的控制系统。     

取水工程对港内水流条件及泥沙回淤的影响

针对取水工程对港池内水流及泥沙影响问题,以黄骅港综合港区港池取水工程为例,通过在分析工程区域自然条件和泥沙条件的基础上建立三维数学模型的方法,从潮流、泥沙角度分析各取水方案对港池内水流条件和泥沙回淤的影响。结果表明:取水工程实施后整个港池内流速均不大,除取水口外,流速均在0.1 m/s以下。取水工程不会造成周边水域泥沙场的改变,对进港航道及港池淤积影响不大。取水工程实施后在设计最大取水流量范围内不会影响港口的正常运行。     

深中通道工程对伶仃洋水流环境的影响

伶仃洋是珠江河口东四口门入汇的喇叭状河口湾,径、潮交汇,动力复杂。利用伶仃洋河口潮流数学模型从潮位、流速、流态、动力格局方面探讨了深中通道工程建设对伶仃洋河口潮流动力环境的影响。研究结果表明:深中通道工程建设对伶仃洋潮流动力环境影响的范围和强度均以西人工岛附近为最大,锚碇水域次之,东人工岛及桥区附近相对较小;近岛、桥局部区域潮位及流场的变化比较明显,对伶仃洋滩槽总体格局影响不大。     

饶河鄱阳湖湖区航道整治疏浚方案

在对饶河湖区航道情况及碍航浅滩特性分析的基础上,建立研究河段的一维水流数学模型,利用实测资料进行模型验证。运用数学模型计算设计流量条件下的湖区航道各浅滩段航槽疏浚深度的关键参数及工程前后的水面线变化,分析工程后的水动力条件变化及航槽断面流速变化。结果表明,工程后研究河段水位下降,河段水力比降减小,湖区浅滩段航槽断面平均流速减小,双港下游河道段流速增加。采用规范公式计算航槽疏浚后湖区各浅滩段航槽的年回淤厚度,研究结果可供设计单位参考。     

不同间隙比竖井内水流与平衡重二维流固耦合

目前,水力式升船机在国内外尚无投入实际运行,无实际设计、安装、运行经验可循。建立不同间隙比竖井与平衡重之间二维流固耦合数学模型,在非恒定流作用下,对不同间隙比时平衡重上升过程的水动力响应进行动态模拟。得出有利于该类升船机稳定运行的最优间隙比。     

Mike21软件桩群概化方法在高桩码头中的应用

码头前沿水域的横流过大容易导致船舶撞击码头或系船缆绳断裂,进而引发安全事故,因此研究码头前沿水域的流场状况对码头轴线合理选取和船舶的安全靠泊有着非常重要的意义。基于桩群概化方法,采用Mike21软件中的三角形网格水动力模块(FM模块)对曹妃甸矿石一期、矿石三期高桩码头附近的流场进行了数值模拟,并与现场实测流速、流向进行对比验证,确定了模型中的桩群影响参数。在此基础上,深入研究相邻高桩码头桩群阻力对周边海域的影响,并对码头前横流进行计算和分析。此方法实施简单、计算效率高,对大范围海域影响研究结果合理,对高桩码头前沿水域有关流速、流向的计算结果更加准确,对码头轴线合理选取和船舶安全靠泊有重要的参考意义。     

海棠湾规划水系水体交换能力的数值模拟

以海棠湾规划水系工程为背景,建立了水动力及水体交换二维数学模型,通过模拟示踪剂的浓度变化计算了不同工况下的水体交换率,评价了复杂水系内部的水体交换能力。结果表明:连续潮作用30 d后海棠湾水系整体水体交换率均在69%左右,不同区域水体交换能力分布不均,其中藤桥最佳,铁炉港外港其次,内河水系再次,铁炉港内港最差。     

连云港外航道沿程含沙量计算研究

在淤泥质海岸,含沙量是影响航道回淤的关键因素,而外海含沙量资料往往难以获得。针对连云港海域外海含沙量资料缺乏的现状,根据已有的7万t级、15万t级和25万t级航道回淤实测资料,利用潮流数学模型,结合规范推荐的两种淤泥质海岸航道回淤预测公式,反算了外航道沿程含沙量,并对计算结果进行了对比分析。结果表明,根据航道回淤资料反算的含沙量大小与分布较为合理,且不同航道等级条件下反算的含沙量结果较为接近,说明这种计算方法可靠、计算结果稳定;该方法仅适用于海床冲淤平衡条件下外航道含沙量的推算;刘家驹公式与曹祖德公式计算的含沙量结果均能满足精度要求。