系统微分响应误差修正方法在VIC模型中的应用与研究

在应用水文模型进行水文预报的过程中，由于流域水文模型结构存在诸多的简化和假设，这些简化和假设会给水文预报结果带来误差，因此需要误差修正技术来提高水文模型在实时预报中的精度。系统微分响应方法利用系统响应函数通过对水文模型的输入、状态变量、参数的修正来修正预报结果，该方法理论基础扎实，具有结构简单、不损失预见期的优点，已在多个流域水文模型中得到了广泛的应用，效果较好。VIC模型是一种大尺度分布式水文模型，该模型通过将流域划分成多个大小相同的网格，在网格内模拟产汇流结果。以闽江建阳流域为研究区域，构建流域VIC模型进行径流模拟，将系统微分响应误差修正方法应用于VIC模型中，通过对模型输入中的降雨量进行修正来修正预报结果，并与传统自回归模型误差修正方法（AR模型）进行对比分析。结果表明：系统微分响应方法在VIC模型中的修正效果较好，纳什效率系数从修正前的0.752提高到0.895，径流相对误差从修正前的7.89%降低到5.71%，而AR模型修正结果的纳什效率系数为0.807，径流相对误差为6.77%，这两种修正方法结果表明系统微分响应方法优于AR模型误差修正方法。结果表明系统微分响应修正方法在...     

坡面截流蓄水塘坝优化设计方法

以坡面截流蓄水塘坝为研究对象，推导了坡面截流蓄水塘坝的挖、填土方量计算公式，讨论了在塘坝兴利蓄水容积一定条件下，以土方量、蒸发渗漏损失和占地损失最小为目标的优化设计方法，建立了多目标非线性规划数字模型，并介绍了应用LINGO软件求解该模型的方法，最后通过一个算例说明该模型的应用。     

拱坝监测变形的系统辨识模型研究

介绍了大坝安全监测目前常用的3种变形模型的优缺点和系统辨识的基本原理，在此基础上将系统辨识理高分子引入到拱坝监测变形模型研究中。以MatLab软件中的系统辨识工具包为平台，建立以水位、气温和时间为输入，坝体监测变形为输出的拱坝监测变形多输入单输出系统辨识模型，并应用损失函数和AIC准则等对模型的预测精度进行了分析判断，验证了系统辨识模型的方法的可行性和预测性的可靠性，研究工作对其它水工建筑物的安全监测变开模型的建立具有一定的参考价值。     

基于机器学习的多模型耦合径流预报研究

为具体考虑各水文模型适用条件、灵活利用模型预报特征对研究流域进行高精度耦合径流预报，将雅砻江流域雅江～吉居区间作为研究对象，以提升径流预报精度和稳定性为首要目的，构建涵盖新安江模型、水箱模型和TOPMODEL模型的多模型径流预报方法库，引入最小二乘法、岭回归法和极端梯度提升树法耦合各模型进行水文预报，并提出多评价指标体系对各耦合方法的预测性能进行对比分析。结论表明，极端梯度提升树法相较于其余两种方法有稳定的预测性能和强大的泛化能力，为该流域其他区间的预报工作提供了新的思路。     

旱涝碱综合治理的优化模型

运用系统分析的方法，提出了一个旱涝碱综合治理的优化模型，模型建立时，考虑了各种水源的来水状况，以节水节能为原则，在满足各项约束的条件下，合理地分配各种水源的水量以达到合理利用水资源，有效地控制地下水位，改良盐碱地和除涝的目的。     

基于滑移率的汽车防抱模糊控制方法与仿真

提出了一种基于车轮滑移率的汽车防抱模糊控制方法。以某车型为例，建立了制动过程的整车模型、车轮模型、制动器模型和轮胎模型，并对这种基于滑移率的模糊防抱控制方法进行了计算机仿真研究。仿真结果表明，该模糊控制方法能够达到理想的制动控制效果，同时具有较强的鲁棒性。     

水利工程方案综合评价的ANFS模

水利工程方案综合评价就是根据方案评价指标体系和方案的社会效益、经济效益和生态环境效益综合最优原则, 对各水利工程方案集进行相对优劣的分类排序过程, 在水资源系统工程中具有重要意义。在分析以往水利工程方案综合评价方法优缺点的基础上，采用自适应神经模糊推理系统（Adaptive Neural Fuzzy Inference System，ANFIS）建立了水利工程方案综合评价模型。以MATLAB 为工具, 以某综合利用水库正常蓄水位选择为实例进行研究。实例结果表明：同BP神经网络模型相比，此模型具有评价结果稳定、合理，计算速度快等特点，能够有效地应用于水利工程方案的综合评价。     

混流泵叶片形状的优化

在三维粘性流场分析和性能预测的基础上，建立了以效率为目标函数，以叶片的包角、出口角等参数为约束条件的混流泵叶片形状优化模型，应用数学规划的方法寻求满足一定流量和扬程要求的最佳叶片形状     

GM预测模型的模糊-灰色优化方法

把灰色预测模型GM（1，1）的微分形式表达成差分格式以将GM模型拓广，再用模糊－灰色系统理论优化GM拓广模型、确定最优ω^*参数，以提高GM方法的精度。为使此方法具有充分理论依据和实际应用价值，从理论上对GM模糊－灰色优化方法进行了研究，并做了实际应用验证。     

金属带式无级变速传动研究中的发动机建模

提出以试验数据为依据，通过三次多项式曲线拟合建立发动机模型的思想。介绍了发动机模型的具体建立方法；利用VB编程语言编写了相应的数据处理程序，给出了程序流程图；建立了发动机的转矩模型、油耗率模型和转速调节模型，所建立的模型能较准确地反映发动机的工作状况，为进一步研究CVT传动系统的工作过程打下基础。     

轴流泵叶片的参数化造型及多参数优化

为了实现轴流泵水力性能的自动优化,建立了基于I-sight软件的轴流泵叶轮设计优化平台,实现了模型更新、计算域网格划分、数值模拟计算以及数据读写的自驱动.为了避免传统优化过程中出现的反复造型所带来的问题,对基于圆弧法设计的轴流泵叶片通过进、出口角及不同位置的叶片厚度进行参数化解析,据此提出一种轴流泵叶片的参数化造型方法,实现以较少的变量控制叶片的外形.以轴流泵的水力效率为优化目标,以叶片二维截面的进、出口角为优化变量,以表征性能的参数扬程为约束条件,应用多岛遗传算法对一台比转数为1 500的轴流泵进行优化计算.结果表明:通过500次迭代计算,额定工况的水力效率由80.4%提升到82.4%;在(0.8~1.2)Q_BEP,泵的水力效率均有所提高,高效区域得到了扩大.该结论对于叶轮机械的水力优化和工程应用,有一定的价值.     

双流道泵蜗壳多目标多学科设计优化

为实现同时提高双流道泵水力性能和结构性能的研究目标,采用均匀试验设计、高精度流固耦合计算、人工神经网络建模以及多目标遗传寻优相结合的方法,选取蜗壳的进口直径、进口宽度、隔舌安放角和扩散段长度为优化变量,利用均匀试验设计方法设计了50组试验,通过流固耦合计算方法得到双流道泵设计工况点的效率以及蜗壳段的最大应力,并以此为优化目标,通过BP人工神经网络训练建立近似函数,设计了离心泵专用的多目标多学科遗传寻优策略对目标函数进行寻优,得到了蜗壳几何参数组合的Pareto前沿。结果表明:相对于原始方案,优化方案的扩压效果明显改善,并且减少了隔舌处及扩散段的回流现象;优化方案的效率得到提升;优化方案的最大应力和最大应力点的平均振动速度显著降低。     

离心泵蜗壳拓扑优化设计方法研究

为了提高离心泵的水力性能,采用拓扑优化方法对离心泵蜗壳进行拓扑优化设计,建立了优化数学模型,优化目标函数为最小化流体的总压损失,约束条件为流体域的体积约束.基于OpenFOAM,编制了优化问题分析和求解程序,通过连续伴随法求得目标函数对设计变量的灵敏度,采用移动渐近线法(MMA)求解优化问题.二维蜗壳优化结果表明,提出的蜗壳拓扑优化方法能够获得蜗壳优化设计方案,得出的蜗壳结构与用传统设计方法设计出的蜗壳结构十分接近,且拓扑优化方法下的蜗壳流场内总压损失更小,特别是在传统蜗壳设计方法不适用的情况下,该方法能够自动获得蜗壳构型.研究结果对于拓展离心泵优化设计方案具有一定的借鉴价值.     

基于遗传算法的轴流泵优化设计

针对轴流泵进行水力性能设计和优化,在满足设计要求的基础上,实现泵机组水力性能的提升.在优化过程中,控制叶片安放角为优化参数,采用遗传算法及二进制编码对轴流泵进行优化.在遗传操作过程中,以水力效率为优化目标函数,借助计算流体动力学对目标函数进行求解.根据验证结果可见,优化之后,轴流泵的水力性能得到提高并达到设计要求工况,其水力效率从81.68%提高到86.19%,扬程从3.73 m提高到4.56 m.通过流动分析得出,优化之后,由于叶片吸力面与压力面之间的压力差增大,水泵扬程得以提升.根据对水力损失的分析得出,由于泵内水力损失的减小,水泵的效率明显提高.同时,最优效率点移动到设计工况,高效区明显扩大.所采用的数学优化方法能够快速有效的对轴流泵进行优化设计,在原有设计方案的基础上,可有效地进行水力性能的提升.     

Robust optimization design on impeller of mixed-flow pump

To increase the robustness of the optimization solutions of the mixed-flow pump,the impeller was firstly indirectly parameterized based on the 2 D blade design theory. Secondly,the robustness of the optimization solution was mathematically defined,and then calculated by Monte Carlo sampling method. Thirdly,the optimization on the mixed-flow pump' s impeller was decomposed into the optimal and robust sub-optimization problems,to maximize the pump head and efficiency and minimize the fluctuation degree of them under varying working conditions at the same time. Fourthly,using response surface model,a surrogate model was established between the optimization objectives and control variables of the shape of the impeller. Finally,based on a multi-objective genetic optimization algorithm,a two-loop iterative optimization process was designed to find the optimal solution with good robustness. Comparing the original and optimized pump,it is found that the internal flow field of the optimized pump has been improved under various operating conditions,the hydraulic performance has been improved consequently,and the range of high efficient zone has also been widened. Besides,with the changing of working conditions,the change trend of the hydraulic performance of the optimized pump becomes gentler,the flow field distribution is more uniform,and the influence degree of the variation of working conditions decreases,and the operating stability of the pump is improved. It is concluded that the robust optimization method proposed in this paper is a reasonable way to optimize the mixed-flow pump,and provides references for optimization problems of other fluid machinery.     

基于代理模型的混流泵多工况水力性能优化设计

为了拓宽混流泵高效区的运行范围,提高泵非设计工况下的水力性能,提出基于代理模型的混流泵多工况水力性能优化方法.由设计工况单点水力设计得到泵初始设计,并通过叶轮、导叶的参数化方法建立初始计算模型.以叶轮和导叶子午面形状参数以及叶片安放角为优化参数,设计工况下的扬程为约束条件,小流量工况、设计工况、大流量工况下最小效率最大化为优化目标.通过RBF代理型方法建立性能指标与优化参数之间的近似模型,利用CORS优化算法对近似模型进行寻优.根据泵流动特性,提出对子午面形状和叶片形状分步优化策略,有效解决了泵整机模型设计参数多、计算量大的问题.优化结果表明:在0.8Q_d,1.0Q_d,1.2Q_d工况下,泵水力效率分别提高了2.2%, 0.8%和0.7%,扬程均满足约束条件并稍有提高,泵效率曲线较初始设计明显变宽;泵内流场速度分布更加均匀,优化效果明显.     

混流泵叶轮反问题设计与水力性能优化

基于三维反问题设计方法,结合CFD数值模拟,以混流泵叶片载荷分布参数为设计变量,以水力效率为优化目标,采用正交试验方法和响应面函数法建立设计变量与目标函数的关系,对混流泵进一步优化。分析了不同设计变量对目标函数的影响,发现叶轮轮盘进口处载荷对泵的水力效率影响最明显。通过数值模拟对比基准叶轮与优化叶轮性能,优化后的混流泵模型最优工况下的水力效率提高3.2%,且水泵扬程基本保持不变,优化体系具有良好的工程应用价值。     

能量回收液力透平的研究现状及展望

能量回收液力透平技术的发展与应用对节能减排有重要意义.液力透平在石油、化肥等行业应用广泛,但存在设计理论与方法不完善、运行不稳定等问题,因此亟须开展相关研究.介绍了能量回收液力透平的工程应用、透平结构形式、能量回收装置形式,提出液力透平主要有反转泵式、冲击式、导叶式和专用液力透平,能量回收装置形式分为直驱式和辅助式.综述了近年来国内外取得的相关研究成果,探讨了能量回收液力透平的选型计算、优化设计、转速稳定性控制、力特性及结构强度、透平速度滑移现象.对能量回收液力透平技术研究的未来发展进行了展望,明确提出未来的重点方向是:采用新的理论与方法研制适用于各种特殊工况的液力透平,提高透平的效率;正确配置能量回收设备及系统参数,保证液力透平转速稳定性;在运行工况偏离设计点时,选择合理的调节方式充分回收余压能.     

汽车冷却水泵优化设计及试验研究

针对比转数为59的汽车冷却水泵,选择对性能影响较大的叶轮的6个水力参数β2,b2,D2,Z,D0,φ,并添加了1个附加的辅助因素e.根据叶轮原有参数值,设计2组不同的参数值,得到因素的2个水平.由此,设计了L8(2⁷)七因素两水平的正交表,即8个叶轮设计方案.通过Ansys-CFX12.1软件分别对8个方案水泵的全流场进行定常数值模拟,以设计工况点的扬程和效率以及最高效率点的流量、扬程和效率为性能指标,通过极差分析以及内部流场对比分析,优化叶轮参数.将优化后的叶轮和原始叶轮分别进行数值模拟和外特性试验,分别比较得到的结果后得出,优化叶轮提高了水泵在额定点的效率,并且增大了高效区范围,同时也使扬程曲线更平缓.结果表明了正交法的可行性,说明了正交表结合CFD技术进行水泵设计,不仅可有效改善水泵产品的水力性能,并且能很大程度地缩短研究时间,从而提高工作的效率.     

离心泵多工况水力性能优化设计方法

基于全局优化算法和各项损失计算的离心泵能量性能计算模型,提出一种离心泵多工况水力性能优化设计方法.该方法以原始设计的关键几何参数值为初始条件、设计工况的扬程为约束条件、多个工况的加权平均功率最小为目标,同时采用自适应模拟退火算法对离心泵能量性能计算模型进行求解,采用超传递近似法来确定各目标函数的权重因子,并采用该方法对一比转数为129.3的离心泵进行了多工况优化,最后分别对原设计和多工况优化设计进行了数值计算,计算结果表明：0.6Qd和1.2Qd工况下,多工况优化得到的功率低于原始设计,而设计工况下,多工况优化得到的功率比原始设计略高;多工况优化得到的3工况点加权平均功率比原始设计低0.06%;多工况优化的3点加权平均效率则比原始设计高0.46%.研究结果对于离心泵的节能设计具有比较重要的参考价值.