虞邦义[1]2003年在《河工模型相似理论和自动测控技术的研究及其应用》文中指出本文通过广泛调研、仪器研制、系列模型试验和相关的理论分析，在河工模型时间变态率控制、模型加糙、出入流检测方法和设备、水位流速测量新技术、模型自动测控系统等方面取得了下列成果： (1)应用工控组态软件技术，开发了一套大型河工模型自动测控系统，实现了模型内外边界的自动控制和基本水力参数的自动量测。 (2)采用真实的河工模型和入出流边界控制条件以及连续模拟的方法进行了有关时间变态率的系列试验，通过模型水位、比降、流速、出口流量过程线和断面挟沙力试验资料的分析，阐明了时间变态引起上述各种水力参数偏离的主要物理原因：模型的槽蓄响应和洪水过程时间变化率的响应滞后。分析表明，对于平原河道，动力项和阻力项偏离是主要的，惯性项的偏离对模型水流运动影响较小。并提出了河工模型设计中有关时间变态率控制的建议(在本模型条件下，m_t=2～3为宜)。 (3)通过系列水槽试验和相关理论分析，提出了十字片梅花加糙的有效水深和水力阻力系数计算公式。 (4)提出了数字量水堰和电磁流量计两种入流控制系统的数学模型，并对其动态性能、测控误差和适用范围进行了分析比较。 (5)研制出新型差动尾门及不同的组合型式，克服了翻板门尾水大幅度振荡问题，给出了差动式和翻板式尾水控制系统数学模型，并对它们的稳定性进行了理论分析。 (6)研制出AW远传振动针式水位仪，新型红外调制流速传感器等新仪器、新设备，实现了分布式流速的集中采集。 本文关于水力阻力和自动测控系统的成果均应用于实际工程水力模型研究，形成了有一定特色的体系。自动测控系统的原理和方法以及软件开发技术已应用到农水、水文等水利量测中。
姚文艺[2]2005年在《黄河河道实体模拟若干设计理论及其应用》文中指出在河流工程问题尤其在河床演变这类过程复杂、叁维性突出的问题研究中,实体模型试验是一项重要的科学研究方法之一。对于黄河这类水流含沙量高且水沙搭配关系不合理、河床冲淤剧烈且堆积性强、河势调整迅速且摆动幅度大的河流,其演变过程有着更为突出的复杂性和特殊性,由此,也就决定了在一些重大、复杂的河流治理问题研究中,往往需要采取结合实体模型试验或以实体模型试验为主的综合研究手段。因此,针对黄河河道实体模型试验中存在的若干模拟理论与技术进行攻关,对于实现我国大江大河尤其诸如黄河等多泥沙河流治理的现代化,提高江河治理的科技水平有着很大的实践意义,同时,这也是促进我国水科学研究实验领域发展的重要课题。 本论文利用理论分析、数值计算、实体模型试验验证和应用检验的手段,基于河床演变学、河流地貌学、水动力学及相似法则的理论,针对黄河实体模型试验中常遇到的一些试验方法与技术问题进行研究,并将提出的设计理论和方法在黄河河道治理的模型试验中得到了应用检验,不仅证明了这些方法的合理性,同时,在河道整治理论和规律方面也取得了不少认识,为黄河下游河道治理的工程实践提供了很有价值的参考依据。论文的主要创新内容包括根据河流地貌系统理论及实体模型相似理论,提出了用于河型变化段的河工动床模型“分段设计,过渡处理”的设计方法;基于能量守恒原理和水动力学方法,探讨了多泥沙河流河工动床模型“人工转折”设计的原理、原则和方法,并给出了黄河下游河道弯曲性窄河段河工动床模型的设计实例;依据河床演变学的原理,结合数值模拟的方法,提出了“松驰边界”试验方法。 本论文提出的河型变化段河工动床模型设计方法、“人工转折”模型设计方法及“松驰边界”试验技术已得到成功应用;得出的有关黄河下游河道治理的研究成果已在黄河治理实践中被采纳。
吕列民[3]2006年在《淮河防洪减灾实体模型及其自动测控系统设计》文中指出本文具体分析了淮河防洪与河道整治、行蓄洪区调整、水资源与水污染调度、淮河与洪泽湖关系(河湖关系)研究、淮河基本规律研究所提出的研究课题和利用淮河模型研究及解决这些问题的可行性和途径。论述了开展淮河模型工程建设的必要性和重大意义，阐明了淮河模型广阔的应用前景。 对淮河模型工程建设作了总体规划。研究范围上自淮干淮滨，下至入江水道出口叁江营，分为5个河段进行研究，并确定近期研究河段为正涡段。分析了正涡段来水来沙特性和近期河床演变。论证了正涡段模型平面比尺α_L=300，垂直比尺α_h=60，能满足重力相似、阻力相似、最小水深、最小雷诺数和模型变态率等方面的要求，模型比尺选择合适。对模型加糙、闸堰与口门模拟等关键技术进行了初步研究。 系统论述了正涡段模型测控系统的设计依据、设计原则、设计目标。绘制了自动测控系统总体原理框图、现场设备布置图及设备表。完成了现场中央控制系统、流速与水位采集子系统、流量测控系统、尾门与闸门及口门控制系统、粒子图像流速流态测量子系统、模型视频监控与语言系统、系统软件的设计、方案比选和设备的配置与选型。
冯志新[4]2005年在《“模型黄河”自动控制系统的研制与应用》文中指出河工模型是研究河道演变及整治、河口演变及治理、模拟技术等的重要技术手段和试验设备,在水利、水文、地质等科学实验和研究中占有重要地位。河工模型测控的自动化对避免误差、提高试验成果的科学性和准确率有着非常重要的作用。本文根据“模型黄河”试验测控过程对自动控制的要求,研制设计了“模型黄河”第一期工程——小浪底至苏泗庄段河工模型自动控制系统,主要研究内容和结果如下:1、对测控过程尾门水位的控制方法进行了分析及仿真研究,提出了由PID控制器和参数自适应模糊PID控制器组成的变结构智能控制方法,实现了对模型尾门的有效控制。2、采用基于工业控制以太网和嵌入式技术的分布式控制系统结构进行河工模型的自动控制,实现了进口流量及含沙量自动控制、尾门及大坝闸门自动控制,沿程水位、断面地形、流速、含沙量、河势记录等测量和数据采集处理的自动化。实现了“模型黄河”测控的系统化、网络化、自动化,为“原型黄河”防洪安全、河道整治、水库运用提供决策依据,为“数字黄河”的建设和与管理的现代化提供了技术支撑。
陈诚, 贾宁一, 蔡守允[5]2011年在《模型试验测量技术的研究应用现状及发展趋势》文中研究指明在对物理模型试验中流速、地形、水位、含沙量等关键测量技术的发展历程进行回顾的基础上,着重介绍了激光技术、超声波技术、计算机技术及数字图像处理技术等先进技术在模型试验测量中的应用及发展,详细分析了模型试验测量技术的研究应用现状及存在的问题,指出今后的发展趋势是将智能科学、数值模拟、物理模型试验测控技术相结合,研究智能模拟与模型试验测控技术相耦合的叁维全场测量技术,并分析了其中的关键技术及相应的技术路线.
王晨婉[6]2007年在《城市供水管网物理模型构建方法的研究》文中研究说明为保证供水系统的安全运行,不宜在供水管网上进行大量模拟实验,同时,试验装置的安装也存在空间和经济上的约束。所以,有必要建立与实际管网等效的物理模型,将在实际管网中不宜开展的实验在物理模型中进行。本文研究了构建供水管网物理模型的方法。本文首先以构建管网物理模型为目标讨论了实际管网的简化方法,介绍参数拟合法的特点和解法。参数拟合法保证了管网简化后主要考察的情况(如压力分布)能够得到较为准确的反映。本文以液流相似理论为基础,结合管网的特点,推导了管网物理模型的构建理论,系统地提出了构建管网实验室物理模型的方法步骤及所要注意的问题和限制条件。选择实例管网,运用参数拟合法进行简化处理,针对管网压力分布情况进行约束限制,得到简化结果。通过与实例管网实际运行情况对比,发现通过该方法简化的管网可以很好地反映原管网的压力分布情况和整个管网的运行状态。依据构建管网物理模型的理论,设计实例管网简化状态的物理模型,获得模型的设计参数。应用EPANET软件对实例管网的简化结果和物理模型的运行状态进行模拟,并分别与实例管网的实测压力点数值进行对比分析,验证管网相似理论的合理性。以液流相似原理为指导,计算机模拟结果为基础搭建管网实验室模型,进行管段水力试验,考察处于不同运行状态的管流之间的联系与区别,讨论满足相似条件的管流之间的对应关系,对产生区别的原因进行分析,进一步验证完善相似理论。
高斌[7]2013年在《山区河流自然河湾与人工规则河湾冲刷特性》文中研究说明对于山区河流，较平原河流而言弯道较多，而且由于山区河流河床比降陡，水流能量大，含沙量通常情况下都处于不饱和的状态，从而使得山区河流河床处于冲刷下切的状态；再者由于山区河流所经的地区常常会出现宽窄相间的外形，从而导致河床经常性的发生大幅度的暂时淤积与冲刷。从目前的研究现状来看，对于山区河流弯道处的水流流态以及冲刷特性的研究还不够深入，还需要对其进行系统性的试验以及理论的分析，而河工模型试验就是最为简便快捷的方法之一。河工模型试验能够较为准确的演示天然河流的某些演变过程，并且还能够准确的预测在某一水流条件下河床的发展趋势，确定在此水流条件下天然河流水流流态、水位以及冲刷程度等问题，从而为河道管理和建设设计部门以及沿河公路路堤的设计与防护提供可靠的依据。本文主要以陕西省安康市镇坪县县城电站湾改河防洪工程为例，进行了河工模型试验。详述了河工模型的设计制作方法，并且对多种不同的工程方案进行了试验。测量了河道改河段在不同洪水频率下的水流流速、水位以及弯道处的冲刷等特性。分析比较了各种工程方案在各个洪水频率下的水流流速、水位高程以及弯道处局部冲刷深度。通过模型试验的结果分析可以得出：对于同一工程方案，由于弯道处河槽宽度固定，其基本洪水波相似，只是随着流量的增大水位、流速等水力要素有一定的增大；不同改河方案在不同洪水频率下河流弯道外侧呈现出冲刷状态，而内侧则呈现淤积状态，并且弯道半径不同，局部冲刷深度也不同；就防洪标准洪水频率即20年一遇洪水而言，改河的第二种方案即中线方案最有利于防洪泄流，对改造河段上下游的整体河段水流变化影响最小。与此同时，该实验结果也为其他的河工模型的设计制作提供了重要的参考价值，丰富了山区河流河床冲刷的理论研究。
相欣[8]2016年在《城市给水管网物理仿真模型研究》文中研究表明随着城市规模的不断扩大和给水管网改扩建范围的延伸,给水管网系统管理越来越复杂,管网系统运行风险也越来越高。为了保证供水系统的安全运行,建立与原给水管网等效的物理仿真模型,对于分析实际管网的运行工况和预测判断实际管网的风险,减少因管网事故带来的损失有着重要的现实意义。通过查阅国内外给水管网物理模型的相关文献资料,以实际给水管网为研究对象,通过构建与原给水管网相似的物理仿真管网模型,采取理论分析与管网仿真实验相结合的方式,分析研究了实际管网各工况的运行状态。本文研究的主要内容包括:1、结合渭南市临渭区给水管网实际,运用管网简化的理论和方法对复杂的城市给水管网进行简化,以压力分布为约束限制,由管网理论计算与实例管网运行数据对比结果,验证了该简化方法可较好地反映原管网的压力分布情况和整个管网的运行状态。考虑工程投资等要素,设计和构建了管网物理模型。2、通过分析管网布局和运行特点,结合试验场地分布,选用了管网实验模型比尺为(λL=150,λD=5),讨论了以变态相似理论为基础的构建管网物理模型的方法与步骤。设计和构建了实例管网简化状态的物理模型,并获得了模型的设计参数。3、采用EPANETH软件对实例管网的简化结果和物理模型的运行状态进行模拟,压力点数值的变化具有类似特征,模型管网可反映实际管网压力分布及运行工况,说明此管网模型对研究实际管网具有实用价值。4、通过对城市供水的典型工况进行模拟,由实验场地的实测数据和EPANET的模拟数据进行对比,验证了实例管网简化状态的物理模型的合理性,爆管点以及管网中最不利控制点数据与真实给水管网事故吻合较好,同时也反映了液流变态相似理论与本例的实用性,为以后城市给水多工况准确有效地模拟打下一定的理论基础。
苏杭丽[9]2001年在《一种新型水工模拟技术的研究》文中研究说明到目前为止，对水工和海工中水流问题的模拟方法主要是物理模型和数学模型。尽管二者是解决问题的主要手段，但随着经济的发展，研究的工程问题不断大型化，单一的物理模型和数学模型在模拟原体时都存在着局限性。经济建设的发展呼唤新型模拟技术的出现。 物理模型和数学模型有着各自的优点，也有各自的局限性。为适应发展的需要，有人曾提出综合物理模型和数学模型优点于一体的复合模型的思想。作者在此思想的基础上，结合“211工程”学科建设，利用现代计算机控制技术实现了复合模型的研制，完成了新型模型技术的探索。 本文主要做了以下几方面的工作： 1．复合模型的总体设计 2．根据复合模型的特点选择数模部分的数值格式并实现数学模型计算 3．根据复合模型的特点设计并实现物理模型部分 4．进行复合模型中复合边界的设计，实现了复合边界处数、物模的实时连接 5．设计并实现复合模型采样控制系统的软、硬件 本文的创新性成果为： 1．应用现代电子技术在国内首次实现了新型的实时耦合复合模型，开辟了水流模拟的新技术 2．得出了复合模型中物模与数模之间的时空关系，确保复合模型耦合的连续性 3．运用多种控制策略相结合的控制算法有效地实现了复合模型中流量的滞后控制复合模型具备了物理模型和数学模型的优点，使得大型工程项目的模拟不再受试验场地大小的限制。在当代计算机、测量技术的基础上，预计复合模型的推广应用将有着广阔的前景。
参考文献：
[1]. 河工模型相似理论和自动测控技术的研究及其应用[D]. 虞邦义. 河海大学. 2003
[2]. 黄河河道实体模拟若干设计理论及其应用[D]. 姚文艺. 河海大学. 2005
[3]. 淮河防洪减灾实体模型及其自动测控系统设计[D]. 吕列民. 河海大学. 2006
[4]. “模型黄河”自动控制系统的研制与应用[D]. 冯志新. 天津大学. 2005
[5]. 模型试验测量技术的研究应用现状及发展趋势[J]. 陈诚, 贾宁一, 蔡守允. 水利水运工程学报. 2011
[6]. 城市供水管网物理模型构建方法的研究[D]. 王晨婉. 天津大学. 2007
[7]. 山区河流自然河湾与人工规则河湾冲刷特性[D]. 高斌. 长安大学. 2013
[8]. 城市给水管网物理仿真模型研究[D]. 相欣. 西安理工大学. 2016
[9]. 一种新型水工模拟技术的研究[D]. 苏杭丽. 河海大学. 2001
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