变容式多腔森林消防泵的内部流场仿真分析

在森林消防以水灭火装备领域,传统离心式消防泵输水距离近、扬程低,而基于三角转子发动机设计的容积泵较少,国内外在相关容积泵的研究上也很匮乏。容积式泵作为新的结构形式泵,具有体积小、输送距离远、扬程高等特点。对基于三角转子发动机进行设计的森林消防泵进行了内部流场仿真分析。建立该消防泵的三维模型,运用UDF编程实现该消防泵三维动网格仿真,选取双方程模型RNG k-ε湍流模型。进水口设为标准大气压,进水口边界条件设置为press-inlet,出水口边界条件设为press-outlet,并在该泵流场内部设置相关参数监测点、监测面,对该森林消防泵进行内部流场模拟,分析其内部流动特性。研究了森林消防泵在进出口管径相同的情况下,不同转速对该森林消防泵内部流场的影响,以及对泵的流速、流量、扬程等性能参数的影响,分别对不同转速下泵的压力场、速度场进行分析可知,在出入口管径不变的工况下,随着转速的提高,泵的出口压力、出口流量均有明显提升。在整个吸水排水过程中,进水排水流畅无滞留现象,泵的工作状态良好。选取流量和扬程作为评价泵性能优劣的指标,并对相关参数进行数值分析可知,提高转速可以提高泵的流量和扬程。当转速为5000 r/min时,最大出口流量为0.0127 m^3/s,最大出口扬程可达494.65 m。本研究成果对变容式多腔森林消防泵的设计具有一定的参考意义。     

基于CFD的90°弯管水头损失计算的参数敏感性分析

计算流体动力学在水利行业中得到了广泛的应用。【目的】从众多不确定因素中找出对CFD建模有重要影响的敏感性因素,并分析其对计算结果的影响程度,优化90°弯管的CFD建模方案。【方法】采用单因素分析方法,分析了网格尺寸、湍流模型、水体密度、运动黏滞系数、当量粗糙高度等参数对计算结果的影响。【结果】RNG k-ε湍流模型计算结果与经验系数计算结果相对误差在±5%以内,能有效模拟弯管湍流流态;该湍流模型无需较小的网格尺寸,能够利用较小的计算资源得到精度较高的计算结果;当水体温度高于15℃时,三维流场计算软件能够对水体密度和运动黏滞系数进行修正,使计算结果精度更高;模拟水力光滑管道时,水体密度和运动黏滞系数对计算结果影响较小。【结论】工程算例模拟计算中,应当充分考虑模拟对象的体型和材料特点以及水体温度等因素,选取适当的参数值,能有效地降低计算成本,提高计算精度。     

基于原型振动测试的水轮机顶盖螺栓疲劳分析

以国内一大型高水头水电站为例,对水轮机顶盖振动展开变负荷稳定工况、开停机工况以及甩负荷极端工况下的原型测试和分析;建立顶盖及螺栓的有限元模型,结合实测振动数据与有限元动力分析,反演了顶盖水压脉动荷载;运用线性疲劳累积损伤理论和雨流计数法,结合机组一年内的实际运行方式,分别进行了年正常运行工况和甩负荷极端工况下顶盖螺栓的疲劳分析.计算结果表明:100 MW稳定负荷工况时顶盖水压脉动荷载双幅值约为19.3 m水头,为机组额定出力工况(600 MW)的5.6倍;同一工况下顶盖螺栓的破坏循环次数随存活率增大而出现较大程度降低,100 MW稳定负荷工况下存活率由95%增大至99%时,顶盖螺栓的破坏循环次数则由6.488×10⁷次降低到2.415×10⁷次,降幅为62.8%;考虑99%的存活率标准,甩负荷工况下的顶盖螺栓破坏循环次数为7.494×10⁵次,仅为各稳定工况下螺栓疲劳寿命的3%~5%.     

螺旋轴流式油气混输泵导叶内非定常流动DMD分析

为研究螺旋轴流式油气混输泵内的非稳态特性,对泵内非稳态气液两相流动进行数值模拟分析,得到不同流量、不同叶高的流场分布。对流量100 m3/h、含气量30%工况下的非定常速度场进行动态模态分解(DMD),得到能够反映速度场特征的前4阶主要模态场及其相应的频率信息。导叶内流场特征可分解为耗散模态、基本模态以及高阶动态模态特征,耗散模态随时间逐渐衰减,对流场的发展影响较小;基本模态是频率为零的稳态特征,能够反映叶片型线等流道几何特征引起的稳态流场特征; 3阶及4阶动态模态反映了叶轮与导叶间的动静干扰,在不断向导叶下游发展的过程中逐步耗散,动静干扰作用对导叶下游流动影响较小。对相态场进行分解得到其主要模态场特征及其频率信息,其基本模态特征表明,在导叶叶高较大的截面上,流速越高,则含气量越低;相态场的高阶动态模态特征与速度场动态模态特征基本一致。DMD模态分析方法能够清楚地分析油气混输泵导叶内复杂流动的非定常特性。     

基于PSO有限元优化直接进给轴伺服动态特性

优化直线电机驱动的直接进给轴伺服动态特性,对提高进给轴的抗干扰性能和加工产品的精度具有重要作用。基于有限元仿真建模的直接进给轴伺服动态特性研究,应用动刚度频谱图来作为伺服动态特性的评价指标,判断直接进给轴共振点所在频段。应用脉冲激励测试进给轴动刚度的方法,依据测量方法确定了直接进给轴的动刚度频谱图,分析了进给轴在不同有限元优化的伺服参数下对动刚度频谱图的影响。通过有限元优化方法和实验相结合,构建了基于有限元优化的伺服参数下直接进给轴动刚度仿真模型。     

重庆市中国土壤流失方程因子研究进展

水土流失动态监测是落实国家生态文明建设决策部署的重要支撑。中国土壤流失方程(CSLE)被用于水土流失动态监测中水蚀区的土壤侵蚀模数计算,但其中各因子计算方法和参数取值因地而异。采用文献法对重庆市CSLE模型各因子的相关研究进行了检索,系统梳理和归纳了各因子的计算方法及参数取值等相关研究成果,提出了研究中存在的问题及未来研究的方向,希望能为重庆市水土流失动态监测及水土保持工作提供一定的帮助和参考。     

斗栱名称规律及斗口模数制度阐释——云南建水指林寺大殿实测数据分析

指出了斗栱是中国古代木结构建筑的重要标志,是集古人智慧与建筑审美发展于一身的整体。唐宋至明清斗栱的名称随形态及作用的改变而发生着变化。对宋式斗栱和清式斗栱命名规律作出解释。后人总结出宋式斗栱以铺作数命名,数字上有奇数有偶数。清式斗栱以出踩数命名,命名数字全部是奇数,有种解释,一是古人认为奇数为阳,偶数为阴,二是在中国古建筑中强调中心对称,但古人最初命名规律是从仿生观念而来。指林寺大殿用材三等,木构件尺寸中存在着斗口制度,斗口的大小是清代的两倍。     

基于蓄积生长率的蒙古栎天然次生林抚育间伐研究

[目的]探讨蒙古栎各龄组适宜的抚育间伐方案,为吉林省蒙古栎天然次生林的抚育间伐提供依据。[方法]以5期吉林省森林资源连续清查数据为基础,筛选蒙古栎幼龄林、中龄林和近熟林,划分5级蓄积间伐强度:强度1(0~10%)、强度2(10%~20%)、强度3(20%~30%)、强度4(30%~40%)、强度5(40%~50%),对比未间伐林分,研究不同龄组林分对不同间伐强度在各观测间隔(5、10、15和20 a)的蓄积生长率的变化规律。[结果](1)伐后各时间段蓄积生长率随间伐强度增长的趋势:幼龄林先持平,再快速上升,最后快速下降;中龄林先缓慢增长,最后快速下降;近熟林,伐后5 a与10 a,先快速增长,后快速下降直至平缓,而伐后15 a与20 a,先快速增长,后平缓下降。(2)伐后各时间段峰值出现的间伐强度范围:幼龄林都在20%~35%之间,中龄林由伐后5 a和10 a的15%~35%之间至伐后15 a与20 a的20%~40%之间,近熟林由伐后5 a和10 a的15%~25%之间至伐后15 a与20 a的15%~35%之间。(3)各间伐强度级蓄积生长率均值相对于未间伐提升显著的有:幼龄林:强度3与强度4;中龄林:强度2、强度3和强度4;近熟林:强度2和强度3。(4)随着时间的推移,不同间伐强度与未间伐之间的蓄积生长率的差异越来越小。[结论]吉林省蒙古栎天然次生林,各龄组适宜的间伐强度:幼龄林为25%~35%;中龄林为20%~35%;近熟林为15%~30%。     

基于改进动态时间规整算法的奶牛步态分割方法

为准确提取步态特征、识别奶牛跛行,利用三维加速度传感器采集30头奶牛后趾加速度信号,针对奶牛步态人工分割的不足,提出基于改进的动态时间规整算法对奶牛步态进行分割,提取特征值并利用逻辑回归法建立跛行识别模型。采用本文方法得到的步态分割精确度、灵敏度、准确率平均值分别为89.53%、95.51%、87.49%,比常规动态时间规整算法分别提高了5.31、4.48、8.43个百分点,总体准确率达到90.57%,相较自相关函数法和峰值检测法分别提高了1.75、3.13个百分点。以支撑时间、步幅长度、平均强度、信号幅度面积、前进方向加速度均值和运动变化量为自变量的跛行识别模型识别率分别为83.44%、81.72%、86.15%、86.81%、89.45%和85.71%。本研究结果可为奶牛步态分割、跛行识别提供技术支持。     

象征意义仿生在我国景观设计中的应用

在景观设计中，景观不仅需要具备形式的美感，还要有一定的深层内涵。通过象征手法传达景观意义，赋予景观某种意义成为景观设计的重要发展形式，富有意义的景观艺术为人类精神世界的提升和人类文明的发展起到了举足轻重的作用。本文分析了我国象征意义的理论基础，认为它得益于我国古代的哲学思想体系，从自然的启示和社会文明的启示两方面举例说明事物的象征意义仿生设计，为景观设计运用象征意义仿生提供理论及实践依据。