基于粒子群算法的抛物线形渠道断面优化方法

针对试算法工作量大、计算误差大和精度低等问题,建立了以计算流量和设计流量之差最小为目标函数的抛物线形渠道断面优化数学模型,将粒子群优化算法引入到抛物线形渠道断面优化计算中,采用粒子群算法在全局空间下搜索渠道断面优化问题的全局最优解。并以陕西省石头河灌区五丈源支渠抛物线形混凝土渠道为例,对其二次抛物线形渠道断面的方程形状参数a和设计水深h进行了优化设计。结果表明,得到满足约束条件的最优方程形状参数a为5.06,最优设计水深h为0.398 2 m。与原设计相比模型计算所得渠道过水断面面积减少了0.102 1%,渠道土方量减少了6.225 4 m~3,混凝土衬砌量减少了4.764 1 m~3,工程占地面积也随之减少。粒子群优化算法能有效地解决抛物线形渠道断面设计中的优化问题,且具有收敛速度快、计算精度高和全局寻优能力强等优点。     

渠道水力最优断面的程序设计及绘图

利用ActiveX Automation技术将Visual BASIC与AutoCAD链接，实现了常用渠道的水力最优断面设计及绘图的自动化，可明显提高渠道设计及绘图的工作效率。     

衬砌渠道经济断面的优化设计

针对明渠衬砌渠道经济断面设计中存在的问题，应用系统分析的方法，以总费用最小为目标，建立了经济断面优化设计模型，并通过区域网格法及计算机模拟运行，得出了衬砌渠道在工程费用最少量的全部系统设计参数     

衬砌渠道经济断面的优化设计

针对明渠衬砌渠道经济断面设计中存在的问题，应用系统分析的方法，以总费用（或投资）最小为目标，建立了经济断面优化设计模型，并通过区域网格法及计算机模拟运行，得出衬砌渠道在工程费用最省时的全部系统设计参数。     

抛物线形断面渠道共轭水深的直接计算公式

为了给抛物线形断面渠道闸后水跃共轭水深的计算提供显函数计算公式,对抛物线形断面共轭水深函数求一阶导数,并令导数函数为0求出临界水深;利用跃前水深与临界水深之比、临界水深与跃后水深之比,分别作为量纲为一的跃前水深和跃后水深,并引入量纲为一的共轭水深函数,使共轭水跃方程转化为量纲为一的函数方程,在对该方程分离变量后结合跃前、跃后水流能量特征建立跃前水深和跃后水深的迭代计算公式,并证明迭代公式的收敛性;为了进一步提高迭代方程的收敛效率,以量纲为一的跃前水深与跃后水深之积的最大值处,亦即迭代收敛最慢点处的真解的修正值为迭代计算初值,配合迭代方程进行一次迭代得到较为精确的直接计算公式.误差分析表明:在工程常用范围内,提出的跃前水深、跃后水深直接计算式的最大相对误差分别为0.47%和0.55%,公式简捷、准确、适用范围广.     

黄河三角洲引黄渠道断面优化分析

黄河三角洲淡水资源十分贫乏，95％以上的水资源需求量要依赖黄河供给，而黄河水资源泥沙含量高，造成引黄渠道泥沙大量淤积。通过对引黄渠道断面进行优化设计，在保证渠道不被，中刷的前提下，可以提高渠道流速、加大渠道的挟沙能力。     

灌溉渠道生态化设计研究进展

针对灌区硬质化渠道导致生物栖息环境退化和水陆生物通道阻隔的问题,主要从生态护坡技术、营造生境条件、构建生物通道等方面,总结分析了国内外关于灌溉渠道生态化设计的方法和实践.研究表明,现有研究主要集中在渠道材质自然化、表面多孔粗糙化、流况多样化、断面和地形多样化、植栽绿美化、生物通道与生态保育等方面,中国的相关研究与实践尚处于起步阶段.在阐述生态型渠道概念与作用的基础上,归纳分析了生态衬砌形式、新型生态护坡材料和植被工程护坡等生态护坡技术,渠道坡面生态孔洞、渠底多样化和多孔质空间等生境条件构建方法,以及硬质护坡坡面生态改造和边坡植被生态修复等生物通道构建方法,并对其特点和适用性进行了对比分析,总结提出了中国灌溉渠道生态化设计研究的热点问题和发展方向.     

滴灌灌水器三角形迷宫流道优化设计

为了研究三角形迷宫流道滴灌灌水器的水力特性,将其结构作为研究单元,以流道转角、流道宽度和齿高3个结构参数为因素,采用均匀设计方法设计出10个结构参数组合方案.对于每个参数方案,通过AutoCAD对灌水器流道进行三维造型设计,采用计算流体动力学软件Fluent 6.2对流道内部流体的流动状态进行数值模拟,并且模拟分析灌水器内部流道的水力性能和流场特性,得到流道内部流场可视化图像,同时计算不同压力对应的流量值,通过回归分析建立压力与流量之间的量化关系和回归曲线图,并获得其流态指数.在此基础上,根据10个组合方案数据,通过多元回归计算,建立流态指数与结构参数之间的数学关系.以流态指数最小为目标,采用遗传算法,获得结构参数优化设计方案,得到一种流道内速度均匀分布、压力变化均匀递减、流量大小控制在滴灌允许范围之内、水力性能优良的三角形迷宫流道灌水器,可为三角形迷宫流道灌水器的参数化结构设计、制造中的精度控制以及最终的研发提供理论依据.     

基于约束多目标粒子群算法的倒刺型流道优化

为了提高灌水器的综合性能,根据边界层分离现象,提出一种倒刺型迷宫流道,并对流道结构进行多目标优化.制作等比例玻璃试验件,采用粒子图像测速技术验证计算结果.针对水力性能和抗堵性能目标,将流道结构参数作为试验因素,以流量、流态指数及粒子通过率为性能指标进行正交试验,总结结构参数对性能指标的影响,通过回归分析得到结构参数与性能指标间的函数关系,提取25组正交组合结构单元的流速场,分析圆角区和倒刺背水区涡旋对内部流场和颗粒运动的影响.将流量函数作为约束条件,将具有极小值极性的流态指数和具有极大值极性的粒子通过率作为目标函数,采用约束粒子群算法对流道结构进行多目标优化,在等权重时从Pareto解集中得到唯一解,优化后模型流态指数为0.483,粒子通过率为0.955,流量为2.17 L/h.可见采用上述约束优化设计方法,得到的结构组合可满足流量约束并具有最优综合性能.     

Optimization of design of on-farm channel network in an irrigation area

Lack of suitable technical criteria to find out the optimal design of on-farm channels leads to poor efficiencies of many irrigation schemes. It is desirable to design a channel network which is economical and the seepage loss is minimum. In this paper three network models viz. Minimal Spanning Tree, Shortest Path and out-of-kilter algorithms are used to find an optimal layout. In addition to the continuous supply, the results of the models are checked for their usefulness in a rotational irrigation system. All the three models were applied to three different areas of the Mae Klong Irrigation Project, in Thailand.     

改进的滴灌双向流道结构参数对水力性能影响

为了在现有滴灌管(带)生产设备加工成型,改进了滴灌双向流道结构.针对这一新型流道,探索分析流道结构参数对其水力性能的影响.以流道4个关键结构参数为因素,基于正交试验设计方法,设计16组方案并制作流道样件,进行水力性能试验.采用极差分析和方差分析研究各结构参数对水力性能的影响效应.利用多元线性回归,建立流态指数和流量系数与4个结构参数的回归模型.结果表明,流道过水宽度,对流态指数的影响最显著,分水件与边壁距离的影响最小;分水件与边壁距离对流量系数的影响最大.回归模型效果显著,且准确度较高,可用于流道流态指数、流量系数的预测,研究结果可为新型双向流道的参数化设计及其结构优化,提供一定的理论指导.     

基于SOA的水轮机调速系统PID参数优化

针对现有优化方法复杂、易陷入局部最优等问题,为水轮机调速系统提出了一种基于人群搜索算法的比例-积分-微分控制参数优化方法.为验证该算法的可行性,建立了水轮机调速系统非线性模型,选取水轮发电机组转速偏差的积分时间绝对误差指标作为目标函数进行优化.为验证优化结果的有效性,将人群搜索算法的控制效果与参考文献中粒子群算法的控制...     

膜孔灌溉技术要素试验研究

根据膜孔灌溉大田灌水试验资料 ,分析了膜孔灌溉特点和灌水技术要素对膜孔灌灌水定额的影响 ,研究了单宽流量与开孔率与膜孔灌灌水定额的关系。研究成果为膜孔灌溉理论与技术的进一步研究奠定了基础     

基于改进粒子群算法的喷水推进泵叶片优化设计

为了改进喷水推进泵的敞水性能,利用改进粒子群优化算法优化其转子叶片.结合改进粒子群优化算法与数值仿真技术,以升阻比和压力分布为优化目标,对翼型NACA-6510进行优化.结果表明:经优化,翼型升阻比提高14.7%,压力分布中最低压力提高20%,有效地抑制了空化的发生.将优化翼型应用于喷水推进泵的水力模型设计,不改变翼型的位置,对其性能进行分析,发现其推力提高2.55%,效率提升6.38%;结合对扭矩系数和轴功率的分析,优化后喷水推进泵性能明显改善.经优化,喷水推进泵流场中叶片压力脉动明显改善,叶片最低压力值提高,延迟了空化的发生;分析叶片载荷分布,以及推力和扭矩的频域分布,发现叶片的优化未改变其基频,幅值变化与喷水推进泵的外特性参数相对应.上述优化设计有效改善了喷水推进泵的性能.     

基于模拟退火粒子群算法的水资源优化配置

为了缓解水资源供需矛盾、提高水资源利用率,并在水资源优化配置中探寻新的求解方法,构建了以社会、经济、生态效益为目标的综合评价函数,建立了基于模拟退火粒子群算法的优化配置模型.将模拟退火的思想引入基本粒子群算法当中,解决了粒子易陷入局部极小值的问题.以陕西省渭南市大荔县为研究区域,设置了地表水、地下水、其他水3种水源以及...     

基于稳健设计理论的畦灌质量敏感性分析

针对畦灌系统运行管理水平和灌水质量较低的问题,该文应用稳健设计的基本理论,结合地面灌溉SRFR模拟模型,评价了畦田的灌水质量,模拟了单宽流量和入渗参数对灌水质量的影响,分析了灌水质量对各因素的敏感性。结果表明,对某一固定的畦田,单宽流量并非越大越好,单宽流量在4～7 L/(s·m)时,畦灌可以获得较高的灌水效率和灌水均匀度。灌水均匀度对入渗参数的敏感程度要大于灌水效率,灌水质量对入渗指数的敏感性大于入渗系数,增加单宽流量能够降低灌水质量对入渗参数的敏感程度。对灌水质量影响较大的因素依次为单宽流量、入渗指数