摘要：当前,人们的环境保护意识与日俱增,对生态系统的关注也随之增强,在过去的水利水电工程建设中,只关注工程的效益,忽视了对生态环境造成的影响,于是环境问题凸显出来,人们开始意识到生态环境的重要性,过去的水利水电工程设计更偏重于工程的耐久性和经济性,无视生态系统的脆弱性,于是过度的开发和不合理的利用水资源,导致洪水、干旱、水土流失等生态灾害频发,人们不得不关注对生态系统的影响。生态理念在水利水电工程设计中的应用正是源于人们对生态环境保护意识的提高,在工程设计中引入生态理念,不但更好地保护了生态系统,还实现了工程建设的可持续发展。

摘要：在来水规模、坝顶高程、堰宽不变且确保水库防洪标准不降低的前提下,利用迷宫堰抬高正常蓄水位,可增大蓄洪能力,提高枢纽蓄洪发电效益。在对迷宫堰的泄流能力分析的基础上,通过控制水位不变,采用非线性规划法研究堰高与侧墙夹角的关系;以保证迷宫堰正常泄流、单宫室纵向长度不大于溢洪道控制段长度和大坝安全为约束条件,以最大限度地抬高堰顶高程为目标函数,建立模型,并对模型进行优化及求解。结果表明:当控制水位不变时,在迷宫堰正常泄流范围内,堰高随着侧墙夹角的增大而减小。采用该方法对迷宫堰优化后,当坝顶高程由正常蓄水位控制时,采用迷宫堰可以降低校核水位或设计水位,提高了水库的防洪标准;当坝顶高程由校核水位或设计水位控制时,采用迷宫堰既能保证洪水安全下泄,又能大幅度提高水库的蓄洪能力。

摘要：采用标准k—ε紊流双方程模型,引入VOF方法处理自由水面,根据气—液两相流计算模型对迷宫堰的流场进行了数值模拟,计算结果与试验数据较为吻合。模拟结果表明,采用数值模拟可以计算出迷宫堰的泄流能力,解决迷宫堰的泄流问题。从最大限度抬高正常蓄水位、实现雨洪安全高效利用的角度出发,通过确定迷宫堰的优化设计原则、优化目标、约束条件建立梯形迷宫堰模型,以石路水库为例结合UWRL流量计算法对该模型分析求解,并结合坝顶高程安全复核方法确定结果的可行性。结果表明采用该方法即能够最大化提高水库的蓄洪能力,还能保证大坝安全泄洪,满足安全高效利用雨洪资源的原则。

摘要：母线导体的可靠连接是保证GIS中电能正常传输的前提,合理的导体结构设计对母线安全运行至关重要。介绍了一起110 kV三相共箱式GIS母线在运行过程中出现电压波动、异音和气体组分超标的异常运行事件,现场X射线检测发现母线导体存在漏装限位螺钉以及同一导体两侧限位螺钉被同时挤压变形的现象,进一步通过理论计算和推理分析得出导体与两侧触头座内限位螺钉间的设计活动裕度不满足要求。针对此现象,结合实际运行条件提出了安全、合理、经济的结构改进措施,并开展了同结构两条母线整体改造工作,改造效果较为显著,为后续此类问题的发现和解决提供了思路。

摘要：【目的】在线弹性断裂力学的基础上,对高地下水位弧底梯形混凝土衬砌渠道冻胀断裂破坏力学模型进行研究,为弧底梯形衬砌渠道的设计提供依据。【方法】将高地下水位弧底梯形渠道混凝土衬砌简化为简支梁结构并建立其冻胀力学模型,在考虑材料本身缺陷的基础上结合断裂力学理论,提出了高地下水位弧底梯形渠道冻胀断裂破坏力学模型。运用断裂力学及结构力学等相关理论,考虑法向冻结力的作用,通过适当的简化计算弧底梯形渠道衬砌的相关内力,并提出适用于弧底梯形渠道衬砌的断裂力学破坏准则,利用计算实例对所建立的渠道冻胀断裂破坏力学模型进行验证。【结果】渠道衬砌板的冻胀断裂符合Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的特点,通过建立的弧底梯形渠道混凝土冻胀断裂力学模型,可以计算出渠道阴坡、阳坡、渠底的衬砌板厚度。计算实例证明,所建立的高地下水位弧底梯形渠道冻胀断裂破坏力学模型正确可行、简单实用。【结论】弧底梯形混凝土衬砌渠道优于梯形渠道,是一种冻胀力及冻胀变形较小的结构形式。

摘要：在考虑库存信息的基础上对钢管批量计划优化问题进行研究,建立了批量计划轧制位置与垛位钢坯多对多关系的批量计划模型,实现对倒垛次数的优化。结合问题特征,设计了一种基于钢坯连续倒垛的两阶段批量计划优化算法:第1阶段,确定当前最优钢坯,进而搜索同垛位上的下层钢坯,匹配最佳的连续轧制钢坯;第2阶段,针对每个轧制位置搜索垛位上的连续轧制钢坯,改进第1阶段的解。通过基于实际生产数据的实验验证,相对经典启发式算法,倒垛次数显著降低,算法和模型是可行且有效的。

摘要：表面粗糙度是医疗器械构件最重要的质量特征之一,然而现有的激光抛光、化学抛光等单一表面抛光技术存在一定局限性。针对医用TC4钛合金表面的精密抛光需求,设计并搭建一套激光-化学复合抛光系统,通过激光-化学复合加工材料去除机理分析和开展TC4钛合金的激光-化学复合抛光试验,深入探究复合抛光过程中不同抛光阶段材料表面形貌的演变过程及粗糙度变化并进行分析,进而明确激光-化学复合抛光机理。研究结果表明,激光-化学复合抛光材料去除是基于激光热-力效应与激光诱导化学腐蚀溶解共同作用的结果,而且两者具有一定协同效应,在适当的工艺窗口内,化学腐蚀溶解可以完全去除激光烧蚀产生的残渣和重熔物。激光辐照会在工件表面“峰-谷”区域产生温度差,进而导致化学溶解速率差异,即“山峰”区域溶解速率快,“山谷”区域溶解速率慢,从而实现表面粗糙度的降低。最后采用合适的工艺参数,优化了抛光效果,实现了医用TC4钛合金的选择性精密抛光,激光辐照区域表面粗糙度Ra由初始的5.230μm下降至0.225μm,Sa由初始的8.630μm下降至0.571μm,分别下降95.7%和93.4%。研究结果可为钛合金或其他自钝化金属的精密抛光提供参考。

摘要：为产生高性能微波频率梳(MFC),基于级联马赫-曾德尔调制器(MZM)光学回路系统,提出一种利用光梳外差法产生可调谐MFC的方案。将连续光通过耦合器注入到级联MZM光学回路中调制,最终产生光学频率梳(OFC),再将生成的OFC在光电探测器中拍频获得MFC。对该方案建立了理论模型,利用光通信系统设计软件Optisystem研究了光源功率、光源线宽和射频驱动信号(RF)频率等参数对输出MFC的性能的影响。结果表明,合理地调节光源、RF等器件参数,可以获得带宽为300 GHz、平坦度为0.12 dB、功率达22.49 dBm的MFC。该方案结构简单,易于实现,通过调节RF信号的频率,就可以得到梳距可调谐的MFC。

摘要：为解决自建激光并行加工实验平台因设备安装位置隐蔽、难以加装辅助装置等而造成实验操作不便、设备运行状态监测困难和交互性差的问题,以实验平台中单个光学位移台为例,利用Unity引擎设计了一种基于数字孪生技术的交互控制系统。该交互控制系统采用MQTT(message queuing telemetry transport,消息队列遥测传输)通信协议,利用服务器中转数据的方式完成跨软件间的信息交互。光学位移台的Kinesis控制软件和Unity引擎中的虚拟控制面板作为MQTT通信中的客户端,共同承担订阅者和发布者的角色。光学位移台的数字孪生模型根据数据信息对物理实体的运动状态进行实时映射,用户通过Kinesis控制软件或虚拟控制面板完成对物理实体和数字孪生模型的同步交互控制。采取引用.dll文件对Kinesis控制软件进行二次开发,调用Kinesis控制软件运动控制类的方法完成对光学位移台的运动控制,并将运动数据变量设置为高精度的float型和decimal型,确保数据精度不丢失。选取10组实际加工数据对交互控制系统运行的延时性、同步性进行测试。结果显示,Kinesis控制软件端数据发布耗时和Unity引擎端数据订阅耗时分别控制在20 ms和10 ms内。所设计的系统能够较好地保证数字孪生模型与物理实体间同步控制的一致性、动作映射的实时性,实现了光学位移台运动状态的可视化监测功能。此外,设置的运动数据类型可满足微米级的信息传递,保证了光学位移台使用时的精度要求;同时虚拟控制面板各功能正常运行,提升了光学位移台控制的便利性。

摘要：数字孪生是一个旨在物理空间与虚拟空间之间建立实时映射的概念。为拓展数字孪生技术在激光加工领域的应用,以纳秒激光打标机加工7075铝合金为例,阐述了有限元仿真在激光加工领域的重要作用,但由于有限元仿真计算量较大且目前计算机的运算水平有限,存在仿真计算时间较长的问题,无法满足数字孪生技术所需的实时映射。为此,提出了利用CGAN(conditional generative adversarial network,条件生成对抗网络)模型代替有限元仿真的方法。该方法先利用图像化处理后的工况图像和由有限元仿真获得的温度云图对CGAN模型进行训练,随后将训练好的CGAN模型封装,用于构建基于数字孪生的激光加工零件表面温度监控系统。在完成数字孪生温度监控系统虚拟端的搭建后,使用MQTT(message queuing telemetry transport,消息队列遥测传输)通信协议与实体端进行数据交互,实现数字孪生系统的远程监控与操作。基于数字孪生的激光加工零件表面温度监控系统实现了零件表面温度的快速仿真计算,解决了有限元仿真计算时间长、无法实现实时映射的问题,基本能够满足激光加工零件表面温度的监控与预测,在激光加工温度监测领域具有一定的参考价值。