某河床式水电站厂房坝段温控计算分析

【目的】避免某水电站厂房在施工和运行过程中因温度应力超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。【方法】结合该厂房的实际工程情况,将大型商业有限元软件ANSYS与三维有限元温控主体程序RCTS相结合,对该河床式水电站厂房坝段施工期和运行期的温度场、温度应力进行了仿真计算。计算中考虑实际施工过程,分析了设置预留宽槽及表面保温等措施对厂房温度场及应力场的敏感性。【结果】设置预留宽槽对降低温度应力是有效的,垂直于宽槽的最大温度应力可减小约15%;上、下游面采用砂卵石回填保护后,该部位的最大温度应力可减小约20%;流道采取保温措施后,流道底板和顶板上最大温度应力减小约30%。【结论】设置预留宽槽及表面保温是减小厂房温度应力的有效措施。     

4种TVD格式对调压室水击波的数值模拟

【目的】分析比较4种不同构造形式TVD格式在捕捉水击波时耗散性和压制性数值性能的差异,为带调压室水电站压力管道水击波过程模拟提供参考。【方法】采用具有代表性的Harten TVD格式、Sweby TVD格式、TVD-MacCormark格式以及全离散TVD格式求解水击控制方程,结合给定的调压室系统水击模型边界条件,对某工程实例进行计算,并对数值模拟结果与试验数据进行分析。【结果】TVD格式可模拟调压室系统水击波的变化过程,最大水击压力与试验数据相对误差不超过1%,且间断处能够有效地捕捉激波振荡;对比4种格式计算结果,在水击波上升和振荡过程中,Harten TVD格式的计算结果与实测数据吻合最好。【结论】TVD格式计算精度较高,是模拟调压室水击现象行之有效的方法之一。     

调压室阻抗孔过流特性分析

【目的】研究阻抗式调压室的阻抗孔过流特性对水力过渡过程的影响。【方法】针对阻抗式调压室的工程实例,结合三根支洞共用调压室的工程特点,利用特征线法进行计算,建立合理的边界条件方程,对同一特征工况下不同阻抗孔流量系数(0.65,0.70,0.75)、直径(3.0,3.5,4.0m)组合条件下及不同阻抗孔高度(2,6,10m)的机组转速升高率、蜗壳末端压力升高率、调压室涌浪水位进行分析与比较。【结果】大波动工况下,随着阻抗孔流量系数和直径的变化,机组转速升高率、蜗壳末端压力、阻抗板压差、调压室涌浪的最大和最小水位均有变化,其中当阻抗孔流量系数为0.7、阻抗孔直径为3.0,3.5,4.0m时,对应的蜗壳末端压力升高率为35.41%,32.02%,31.26%,对应的最高涌浪水位为715.05,717.16,718.95m。水力干扰条件下,流量系数相同,阻抗孔直径由3m变为3.5m时,阻抗孔面积增加,被2台机组甩负荷干扰的机组出力摆动减小2%~3.5%。阻抗孔高度对阻抗板压差、机组调节保证参数以及调压室涌浪水位的影响甚微。【结论】当阻抗孔直径为3.5m、流量系数为0.70时,阻抗孔过流特性较好,调节保证参数满足设计要求,调压室内涌浪水位特征值在电站运行允许范围内。     

两种棉花打顶机单体仿形机构的对比分析

【目的】研究直立式和斜拉式2种仿形机构,为3FDD-1800棉花打顶机单体仿形机构的选择提供参考。【方法】运用COSMOSMotion进行运动仿真,求解出2种仿形机构在相同状态下的运动轨迹、受力、位移,对其运动仿真结果进行对比分析。【结果】直立式仿形机构使打顶延迟,受力较大,且不够灵活,工作部件的提升量远大于实际坡度;斜拉式仿形机构受力较小,运动更为灵活,仿形量比接近1∶1,较好地满足了仿形要求,且没有明显的仿形滞后现象。【结论】斜拉式仿形机构比较理想,选择斜拉式仿形机构作为3FDD-1800棉花打顶机的最终仿形机构。     

基于水库群优化调度的黄河干流梯级补偿效益分析

【目的】探讨黄河梯级水库群的补偿作用,为黄河流域水资源的可持续开发利用提供参考。【方法】考虑全流域综合需水、防洪、防凌、生态等要求,建立了梯级水库群优化调度模型,采用系统辨识自迭代模拟优化算法对模型进行求解,并设置了3种情景,采用长系列径流资料进行优化调度实例计算。【结果】分别量化了发电和供水补偿效益。通过龙羊峡、刘家峡水库的补偿,梯级电站和径流式电站分别增发电量17.54亿和16.63亿kW.h;沿黄各省增加供水量35.66亿m3。通过补偿效益的计算和分配,实现了最优化的梯级水库群联合调度。【结论】研究成果完善了水库群补偿效益理论,对提高不同利益主体水电站的联合调度热情、高效合理地利用水能资源具有重要意义,对其他流域水库补偿效益的计算和分配具有一定的参考价值。     

混凝土面板堆石坝面板应力变形仿真计算

【目的】基于混凝土面板与垫层之间接触面的数值计算模型,考虑温度荷载作用,研究面板堆石坝面板的应力变形特性。【方法】以接触摩擦单元理论为基础,采用接触单元模拟混凝土面板与垫层之间的接触面,进行了公伯峡混凝土面板堆石坝面板应力变形仿真计算,并将计算结果与观测数据进行对比分析。【结果】面板挠度呈现出中部大、两端小的分布规律,最大值为0.24 m,位于面板的中心位置,与观测结果基本一致;面板的顺坡向应力分布呈现出中部受压、两端受拉的变化趋势,顺坡向压应力最大值为7.9 MPa,出现在约1/2坝高处,拉应力最大值为1.3 MPa,出现在面板的底部与顶部;面板底面点与表面点的应力分布是一致的,在同一高程处,面板底面点的应力较表面点大;考虑温度荷载作用时,混凝土面板的顺坡向应力分布规律与不考虑温度荷载时基本一致,但拉应力值明显增大,并且与实际观测结果更为接近。【结论】基于接触摩擦计算模型,考虑温度荷载作用,可以获得更为准确的混凝土面板应力变形数值计算结果。     

甘薯立柱式无土育苗模式研究初报

【目的】为甘薯立柱式无土育苗模式的推广提供科学依据。【方法】采用立柱式育苗和土床育苗方法,对比两种育苗方式下薯苗的生长性状。【结果】与土床育苗相比,金玉和苏薯8号两个品种在立柱式育苗下,其百苗重、同长度百苗重、叶片数、叶片横纵长度、苗长和茎粗方面均明显提高,特别是在前3次剪苗期,提高幅度更为明显。【结论】立柱式无土育苗在甘薯育苗中有较大的优势,值得推广应用。     

甘薯立柱式无土育苗模式研究初报

【目的】为甘薯立柱式无土育苗模式的推广提供科学依据。【方法】采用立柱式育苗和土床育苗方法,对比两种育苗方式下薯苗的生长性状。【结果】与土床育苗相比,金玉和苏薯8号两个品种在立柱式育苗下,其百苗重、同长度百苗重、叶片数、叶片横纵长度、苗长和茎粗方面均明显提高,特别是在前3次剪苗期,提高幅度更为明显。【结论】立柱式无土育苗在甘薯育苗中有较大的优势,值得推广应用。     

界面处理对自密实混凝土与老混凝土黏结滑移的影响

【目的】通过新老混凝土的黏结剪切试验,考察不同界面处理方法对新老混凝土黏结滑移的影响。【方法】以自密实混凝土为新混凝土材料,通过自行设计的推出式剪切试验装置,考虑不同粗糙度(自然光滑面、粗糙面Ⅰ和粗糙面Ⅱ,对应粗糙度分别为0,2.0,3.2mm)和不同界面剂处理(不涂界面剂的粗糙面Ⅰ及涂刷界面剂Ⅰ和界面剂Ⅱ)对新老混凝土黏结界面的影响,利用测定的沿受力方向上新老混凝土各点处的应变值,推算黏结面上黏结应力的分布,进而分析不同界面处理下新老混凝土的黏结滑移关系。【结果】新老混凝土界面处黏结应力分布呈三段式曲线发展;自然光滑界面的黏结试件上,黏结应力传递不均匀;涂抹界面剂的试件黏结应力在加载端处增长较快;涂刷界面剂与否对新老混凝土黏结滑移影响不大;通过回归分析得到了黏结滑移的本构关系函数式。【结论】粗糙度处理对新老混凝土黏结滑移影响较大,涂刷界面剂的影响较小,回归得到的黏结滑移本构关系可供实际工程参考。     

微分进化算法在水电站水库优化调度中的应用

【目的】针对传统优化算法的不足,将微分进化算法应用到水电站水库优化调度问题中,建立新的优化算法模型。【方法】建立基于微分进化算法的水电站水库优化调度模型,并给出具体求解步骤。为验证算法的有效性,将其应用于具体水电站水库的优化调度计算中,最后将该方法与遗传算法的计算结果进行了对比。【结果】实例计算结果表明,与遗传算法相比,微分进化算法收敛速度快,可调参数少,计算精度高,稳定性好,且该算法简单、容易实现,具有较强的全局搜索能力。【结论】微分进化算法在解决水电站水库优化调度问题时具有很强的适用性,为求解水电站水库优化调度问题提供了新思路。