摘要：对于抽水蓄能电站侧式进/出水口各孔道流量分配,现有设计规范规定进/出水口相邻中边孔道的流量不均匀程度不宜超过10%,但实际工程设计难以达到此要求.本文以某抽水蓄能电站侧式进/出水口为例,通过优化进/出水口各体型参数,利用数值模拟方法研究各孔道流量等水力参数,重点分析分流墩布置对各孔道流量分配的影响及其规律,试图使进流工况和出流工况相邻中边孔道的流量不均匀程度均最小.研究表明,改变扩散段分流墩布置能有效改善流量不均匀程度.对于3墩4孔侧式进/出水口,相邻中边孔道的流量不均匀程度在出流工况下随中边孔宽度比增大而增大,在进流工况下随中边孔宽度比增大而减小;当中边孔宽度比增大且中墩后移距离减小时,出流工况和进流工况下的流量不均匀程度均减小.对于2墩3孔侧式进/出水口,相邻中边孔道的流量不均匀程度不论在出流工况下还是在进流工况下,均随中边孔宽度比增大呈先减小后增大的规律.优化后的3墩4孔侧式进/出水口的中边孔宽度比取0.228∶0.272,中墩后移距离取0.36D(D为隧洞直径),其相邻中边孔道的流量不均匀程度均较优,在出流工况下为18.47%~19.43%,在进流工况下为19.82%~19.83%;优化后的2墩3孔侧式进/出水口的中边孔宽度比取0.310∶0.345,其相邻中边孔道的流量不均匀程度均较优,在出流工况下为19.47%~19.63%,在进流工况下为18.66%~18.67%.相邻中边孔道的流量不均匀程度较难满足不宜超过10%的设计规范要求.研究成果将有助于《抽水蓄能电站设计规范》中关于进/出水口水力指标要求的完善.

摘要：碾压作业是堆石坝填筑仓面施工的关键工序,科学合理规划碾压路径能够在保障碾压质量的前提下提高碾压效率。在当前路径规划研究基础上进一步考虑碾压机数量变化、压实质量感知等动态要素可以提高路径规划模型面对复杂动态的仓面施工环境的适应性。本文通过建立基于元胞自动机的填筑仓面信息模型、提出条带整体压实质量评价方法,解决压实质量等仓面信息的储存更新的问题;通过建立基于强化学习的碾压作业路径规划模型、构建碾压机状态集和动作集、设计奖励函数和探索利用策略,解决碾压机数量变化的路径分配的问题;耦合上述两种模型,实现堆石坝填筑仓面碾压作业动态路径规划。结合国内某堆石坝工程开展了工程应用,结果表明:本方法可动态考虑碾压机数量变化、压实质量感知等要素,路径规划结果在保障碾压质量的前提下路径长度相较现场施工实际路径平均缩短22.3%,能够有效提升碾压效率。

摘要：高Cr(9%~12%,质量分数)马氏体耐热钢因其较高的热导率、较低的热膨胀系数以及优异的高温蠕变强度等优点而被认为是超超临界火电机组关键设备升级改造的主选材料。然而,服役过程中高Cr马氏体耐热钢高温蠕变强度的不断弱化严重影响了其安全可靠性。以往提升高Cr马氏体耐热钢高温蠕变强度的主要手段是通过合金成分优化设计来促进沉淀相弥散析出,但单一析出强化效应对蠕变强度的提升效果非常有限。近年来,位错-沉淀相-界面协同强化效应在提升高Cr马氏体耐热钢高温蠕变性能方面表现出显著效果。其原理是通过形变热处理引入位错来促进多种沉淀相弥散析出,同时通过控制相变来细化板条组织,增强位错、沉淀相及界面3者之间的交互作用,从而实现多类蠕变强化效应的协同提升。本文总结了高Cr马氏体耐热钢的协同强化机制及形变热处理组织调控,从高温蠕变强度提升角度回顾了合金成分的优化历程,阐述了热处理过程中的相变行为及高温组织退化机理,对比分析了单一析出强化效应及形变热处理后位错-沉淀相-界面协同强化效应对其高温蠕变强度的影响规律,并基于焊接接头蠕变失效行为探索了形变热处理对焊接热影响区的组织调控机制,以期为高Cr马氏体耐热钢及其他火电机组用沉淀型强化耐热钢的材料设计及工程应用提供指导。

摘要：潮流能分布广泛,且储量巨大,具备巨大的规模化开发利用价值.流激振动是一种常见的流固耦合现象,通过柱体流激振动能够在流速较低时实现有效的能量转换,基于柱体流激振动的能量俘获技术在未来具备广阔的工程应用前景.近年来,针对柱体结构流激振动特性和能量俘获性能,出现了大量的实验和数值仿真研究工作.文章全面阐述了多种截面形式的单个柱体、柱群结构流激振动能量俘获理论与技术方面的研究进展:对于单个圆柱流激振动能量俘获,目前已基本揭示了被动湍流控制器参数、系统阻尼、雷诺数和边界条件等因素对能量俘获性能的影响规律,基本完成了理论和技术积累;对于非圆截面柱体流激振动能量俘获,已初步明确特定来流攻角、系统质量比、系统阻尼、系统刚度和雷诺数条件下三角形、四边形、多边形与异形等多种截面形式柱体的流激振动作用机理和能量俘获能力;对于柱群的流激振动能量俘获,各柱体振子之间存在流场干涉,需要合理设计柱体排布形式、柱体间距和系统阻尼等参数,实现流体能量俘获最大化.通过综述国内外流激振动能量俘获理论和技术方面的研究进展,对今后该问题的研究进行了力所能及的展望,期望促进流激振动能量俘获理论的发展和流激振动能量转换装置的工程应用.

摘要：对输送介质为固-液两相流的悬臂输流管道模型进行了数值研究.首先,采用能量法以及哈密顿变分原理建立了固-液两相内流激励下悬臂输流管道的动力学方程.随后,用Galerkin方法对方程进行离散,将偏微分方程转化为一系列常微分方程构成的方程组.最后,利用特征值法以及Newton-Raphson迭代法对管道的稳定性特征展开了数值求解.对4种不同无量纲端部质量块下无量纲细长比、无量纲重力系数、以及无量纲固相比这几个重要参数对临界速度的影响展开了研究.研究结果表明,当内流速度小于临界速度时,系统特征频率虚部均为正数,结构振动形式表现为衰减振动;当内流速度超过临界速度时,系统的某阶特征频率虚部会出现负数,结构振动形式表现为颤振失稳.此外,端部质量对临界速度的影响随着重力系数的增加呈下降趋势;当重力系数增加到一定值时,临界速度值基本不受端部质量影响.当细长比和固相比较小时,随着端部集中质量块质量的增加,临界速度均呈下降趋势;当细长比和固相比较大时,临界速度不再呈单调变化趋势,而是呈现出较为复杂的变化趋势.该研究对悬臂输流管道早期的合理设计,以及服役期的安全工作均有着重要的理论和工程价值.

摘要：海底管道的卷管铺设过程涉及多次正向和反向弯曲,并会产生较大的塑性变形。在铺设入水前,管道必须进行矫直处理,因此如何准确预测矫直过程中管道的力学响应以及如何对矫直器进行合理的设置具有重要意义。针对中国首艘卷管式铺管船“深达号”的矫直装置设计与典型工况,建立了一种基于悬臂梁的力学理论模型。该模型综合考虑了铺设过程中退卷和矫直的加载历程、管道材料的弹塑性特性以及校准器和上、下矫直器的相对位置关系。模型能实现对反弯半径及矫直器姿态等关键参数的计算。建立有限元分析模型,对理论模型进行验证并对管道矫直过程进行数值分析。结果表明理论模型可以准确预测管道矫直所需反弯半径、矫直器侧向行程以及倾角等参数。在管道矫直过程中,上矫直器处的作用载荷远大于下矫直器处。所提出的矫直理论模型可适用于不同尺寸管道的矫直分析,矫直后残余曲率满足DNV规范要求,预期可为“深达号”的实际矫直工艺设计提供指导。

摘要：单柱复合筒型基础作为一种新型海上风机基础结构,在中国海上风电抢装潮中得到了广泛的应用。针对单柱复合筒型基础在土体中的下沉特性,在室内进行了小比尺物理模型试验。试验中采用抽水负压下沉的方式,选取结构总重量作为主要变量,得出结构的下沉时程曲线,随着结构重量增加,结构下沉所需要的总时间减小,自重下沉阶段占比增加;总结了下沉过程中的结构倾角变化规律,入土瞬间倾角较大,自重下沉阶段结构的倾斜情况受土质均匀性的影响表现得比较复杂,仅通过抽水阀门的调节倾角难以恢复,负压调平效果明显;得出下沉过程中舱内孔隙水压力的变化规律,舱内孔隙水压力随下沉过程逐渐减小,自重下沉阶段孔隙水压力对土体扰动相对较小;土体中下沉渗流减阻效果十分明显,渗流方向为自舱外沿筒底部流向舱内。

摘要：单柱复合筒型基础结合了单桩基础与筒型基础的优点,能有效缩短施工期、降低成本且对环境友好。拖航是单柱复合筒型基础可重复利用、便于运输和安装的关键技术,需对拖航性能进行深入研究,为实际拖航过程提供技术指导。使用MOSES软件建立单柱复合筒型基础水动力模型,对单柱复合筒型基础的拖航过程进行数值模拟。计算结果表明,单柱复合筒型基础拖航性能较好,其运动响应受波浪和浮运条件影响显著,应避免横浪和大浪,且不宜在波浪周期接近基础固有周期时段拖航;通过调整系缆点高度、吃水深度及拖航速度可提升结构拖航稳性。

摘要：引调水工程是国家水网中的重要组成部分,泵站群是其中的关键节点。为达到助力泵站群运行管控提质增效的目的,将数字孪生技术应用于泵站群系统中,构建包含物理场景、孪生场景、服务、孪生数据、连接、反馈与决策6方面要素的数字孪生引擎六维理论模型。从“孪生场景生成引擎、数据管理引擎、动态虚实映射引擎、运行仿真分析引擎、虚实交互馈控引擎”5方面提出泵站群运行管控数字孪生引擎构建方法。实践表明:所提方法适配于泵站群系统运行管控的业务应用需求,可有效支撑高性能的数字孪生引擎研发。

摘要：双排开孔圆筒防波堤是一种新型环境友好型防波堤,对其消浪特性的研究具有重要工程意义。随着人工智能的发展,基于机器学习技术求解防波堤水动力学问题成了一种新的研究范式。本文提出基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型,实现对双排开孔圆筒防波堤透射系数的智能优化预测。结果表明:(1)确定波高、波周期、波长、波速、排间距、开孔率、水深为影响透射系数的关键因子;(2)当SSA-CNN模型的种群数量为10时,对波浪透射系数预测的R2值达到0.9909,平均相对误差相比单一的CNN模型降低了5.07%。研究成果为利用神经网络研究波浪透射问题提供了一种新的优化预测模型。