检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：郭培军中国科学院研究生院（工程热物理研究所）

学位级别：硕士

能源和环境问题的日益凸显,使得节能减排技术越来越受到人们的重视。升温型吸收式热泵(AHT)以其在余热利用领域的独特优势而成为近年来的研究热点。但余热的利用受上游以及环境等因素的影响很大,因此为了更好地设计和运行升温型吸收式... 详细信息

能源和环境问题的日益凸显,使得节能减排技术越来越受到人们的重视。升温型吸收式热泵(AHT)以其在余热利用领域的独特优势而成为近年来的研究热点。但余热的利用受上游以及环境等因素的影响很大,因此为了更好地设计和运行升温型吸收式热泵系统,对升温型吸收式热泵的变工况的模拟和研究势在必行。本学位论文依托973项目,863项目和国家自然科学基金等科研项目,开展了升温型吸收式热泵的循环和部件的模拟和设计工作。并基于此进一步对升温型吸收式热泵的变工况的运行状况进行了模拟研究和深入的分析,找出影响机组变工况性能的关键过程,并对其进行深入的剖析,提出有效的调控方法来改善升温型吸收式热泵机组的变工况性能。为了进行升温型吸收式热泵的变工况研究,首先需要设计一台机组。为此,本文对升温型吸收式热泵循环进行了数学建模,模拟设计了一台热源串联连接的,输出功率为10kW的升温型吸收式热泵机组。另外,为了更好地分析升温型吸收式热泵的性能,本文定义并深入探讨了理想性能系数,(?)效率,性能系数和(?)损失率等参数和评价指标,并对其作适当分解和推导以获得深入理解并建立相互之间的联系。为了将热媒和循环工质之间建立关联,对溴化锂水溶液垂直管外降膜发生和吸收水蒸汽过程进行数值模拟,得到液膜单位面积上吸收或者发生出水蒸汽的平均流量,即面积传质量。并对发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器作初步的设计。得到各部件换热管的根数和管长等结构参数。对升温型吸收式热泵循环的模型进行调整,结合机组的结构参数和降膜过程的模型,建立系统变工况模拟计算的模型。对(?)效率,性能系数和输出负荷等随热源水和冷却水入口参数的变化进行模拟和深入分析。模拟并分析了升温型吸收式热泵机组的(?)损失分布随热源水和冷却水入口参数的变化,找出影响机组(?)效率的关键过程,并深入剖析此关键过程的(?)损失率,进而提出改进升温型吸收式热泵变工况性能的调控方法。

关键词：升温型吸收式热泵变工况溴化锂垂直降膜 (?)

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雷电电磁脉冲0~1GHz对计算机机箱耦合效应研究

雷电电磁脉冲0~1GHz对计算机机箱耦合效应研究

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第31届中国气象学会年会

作者：郭君峰刘昆张顺成都信息工程学院电子工程学院

针对近年来日渐增多的计算机遭受雷击损坏的情况,利用三维电磁仿真软件CST模拟雷电电磁脉冲对计算机机箱耦合效应。本文将针对频宽为0-1GHz的高斯脉冲模拟雷电电磁脉冲对机箱进行辐射,得出机箱内外电磁场情况。仿真发现,不同频点的耦合... 详细信息

针对近年来日渐增多的计算机遭受雷击损坏的情况,利用三维电磁仿真软件CST模拟雷电电磁脉冲对计算机机箱耦合效应。本文将针对频宽为0-1GHz的高斯脉冲模拟雷电电磁脉冲对机箱进行辐射,得出机箱内外电磁场情况。仿真发现,不同频点的耦合效应和机箱上的孔缝关系密切。

关键词：雷电电磁脉冲耦合效应高斯脉冲

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流域水文建模及预报方法研究

流域水文建模及预报方法研究

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作者：郭俊华中科技大学

学位级别：博士

流域水文预报是水文学研究领域的重要研究内容，对于水资源规划管理和可持续利用具有重要的支撑作用。在我国，独特的地理位置和气候条件决定了水资源时空分布的极度不均性，同时由于受人类活动和全球气候变暖的影响，当前的水资源时空... 详细信息

流域水文预报是水文学研究领域的重要研究内容，对于水资源规划管理和可持续利用具有重要的支撑作用。在我国，独特的地理位置和气候条件决定了水资源时空分布的极度不均性，同时由于受人类活动和全球气候变暖的影响，当前的水资源时空分布特性及其演化规律正在发生深刻变化，特别是近年来随着我国大型水利枢纽工程的规划、建设和投运，流域水文时空变化特性日趋复杂，从而给流域水文建模与预报提出了更高的要求。本文围绕流域水资源开发及优化利用中面临的关键科学问题，研究流域水文建模与预报的先进理论与方法，研究工作对减低水旱灾害损失和实现水资源安全高效可持续利用具有重要的理论意义和工程实用价值。相关成果可在工程实践中推广应用，具有良好的工程应用前景。本文的主要研究内容和创新性成果包括：（1）针对集总式水文模型无法精细反映流域下垫面条件和流域水文循环各要素空间分布不均性，且难以描述水文系统特征相应的响应规律的问题，基于集总式新安江水文模型计算的基本原理，结合流域气候条件和下垫面时空变异规律，充分考虑流域下垫面空间分布的异质性和不同水文单元间的水平联系，将流域划分成若干个具有水平联系和垂向联系的栅格单元，并用严格的数学物理方程表述各栅格单元水文循环的子过程以及栅格单元间的水量交换关系，提出并建立了分布式栅格新安江水文预报模型。（2）基于两种典型的系统理论水文模型建模方法——神经网络和支持向量回归，建立了两种系统理论短期水文预报模型，研究结果表明，系统理论水文模型同样可以有效模拟流域水文系统径流过程的时间变化规律，支持向量回归模型表现出与神经网络模型相当的预报性能，有些典型条件下预报性能甚至优于神经网络模型，是神经网络模型的一种替代方法，同时，支持向量回归模型参数少，且相比神经网络模型建模步骤简单并具有较强地非线性拟合能力，具有良好的工程应用前景。（3）为求解水文模型率定的多目标复杂优化问题，提出了一种多目标文化混合复形差分进化算法MOCSCDE，MOCSCDE算法将SCE-UA置于文化进化的框架中，利用种群进化过程中提取的各种知识指导算法的搜索，提高算法的运行效率，同时考虑到SCE-UA中单纯形算子不能充分利用种群个体信息的不足，采用全局搜索能力强的差分进化算法替代单纯形算子，充分利用种群个体信息指导演化计算，进一步提高了算法的计算效率，为水文模型优化率定提供了一种高效的解决方法。（4）针对传统基于单一目标的水文模型参数优化率定方法不能充分全面挖掘水文系统不同动态行为特征的缺陷，将本文提出的多目标优化算法MOCSCDE用于集总式和分布式水文模型优化率定，有效避免了基于单目标优化率定产生的均化效应，显著提高模型预报性能，同时，将MOCSCDE算法应用于系统理论模型输入优选和模型参数优化，既可克服模型输入优选的难题，又能根据不同的水文特性自动优选不同模型结构，提高水文预报精度。（5）结合SCEM-UA算法分析了集总式和分布式水文模型参数不确定性和模型预报不确定性，同时首次证明了神经网络水文预报模型中存在的“过参数化”现象，并针对神经网络模型参数不确定性分析结果，提出了有效降低模型预报不确定性的方法，一定程度上提升了模型预报性能，提高了预报可靠性，并为全面评估模型预报性能提供决策依据。相关研究成果应用于国家科技支撑计划、国家973基础研究计划、水利部公益性行业专项等项目，为项目研究工作和工程实践运行提供重要的理论依据与数据支撑。

关键词：水文模型概念性水文模型系统理论水文模型神经网络支持向量机径流预报优化率定多目标优化不确定性分析

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一种小型水下高速运动体的自主测速方法

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仪器仪表学报 2012年第12期33卷 2697-2702页

作者：沈德璋张合李豪杰南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室南京210094 中国工程物理研究院电子工程研究所绵阳621900

针对水下高速运动体自主测速困难的问题,基于涡轮转速与运动载体速度在一定范围内的线性关系,提出一种适用于小型水下高速运动体的自主测速方法。建立了基于力矩平衡的涡轮转动黏性数学模型,给出了模型求解方法,计算并获得了理论曲线。... 详细信息

针对水下高速运动体自主测速困难的问题,基于涡轮转速与运动载体速度在一定范围内的线性关系,提出一种适用于小型水下高速运动体的自主测速方法。建立了基于力矩平衡的涡轮转动黏性数学模型,给出了模型求解方法,计算并获得了理论曲线。设计制作了原理样机,在高速水洞中进行了模拟实验。结果表明:在实验段测速线性度误差为3.89%,初生空化数约为1.02,在水下1 m以下环境,测量30节(55.56 km/h)以内的速度不会发生明显空化。该方法经初步验证切实可行。

关键词：水下运动体测速方法涡轮数学模型

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北疆某供水工程渠底温度数学模型

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中国水运（下半月） 2013年第11期13卷 119-121页

作者：沈志刚孟波新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐830049

新疆北疆某供水工程渠道底部温度监测项目,在工程沿线设置温度观测点,对大气温度及地温进行观测。建立输水工程沿线气象和地温资料数据库,研究不同条件地温随气候变化规律。文中通过对明渠段典型断面的环境温度和渠底温度监测数据,建立... 详细信息

新疆北疆某供水工程渠道底部温度监测项目,在工程沿线设置温度观测点,对大气温度及地温进行观测。建立输水工程沿线气象和地温资料数据库,研究不同条件地温随气候变化规律。文中通过对明渠段典型断面的环境温度和渠底温度监测数据,建立数学模型,进行拟合计算,由此掌握渠道基础的温度分布规律。

关键词：数学模型温度分布规律

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10kV超导变电站关键技术研发及工程示范

10kV超导变电站关键技术研发及工程示范

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作者：肖立业戴少涛林良真张京业郭文勇等中国科学院电工研究所白银有色长通电线电缆有限责任公司特变电工股份有限公司湖南省电力公司科学研究院中国科学院理化技术研究所深圳市沃尔核材股份有限公司河北新宝丰电线电缆有限公司

该项目突破了大型高温超导磁体的稳定性和设计制造技术、大容量通电导体设计和制造技术、低温容器设计制造技术、多功能功率变换技术、集中式低温制冷技术、综合测控技术、超导变电站系统集成和匹配协调运行等关键科学技术问题，研制出1... 详细信息

标准号: 1400171162

该项目突破了大型高温超导磁体的稳定性和设计制造技术、大容量通电导体设计和制造技术、低温容器设计制造技术、多功能功率变换技术、集中式低温制冷技术、综合测控技术、超导变电站系统集成和匹配协调运行等关键科学技术问题，研制出1MJ/0.5MVA高温超导储能系统、10.5kV/1.5kA三相高温超导限流器、630kVA/10.5kV/0.4kV三相高温超导变压器和75m/10.5kV/1.5kA三相高温超导电缆等多种新型超导电力装置，并通过重大集成创新建成了世界首座超导变电站，形成超导电力技术的系统性解决方案。超导变电站于2011年2月投入实际电网示范运行，测试及示范运行表明：超导变电站额定电压10.5kV、额定容量630kVA、最大可利用储能量1.08MJ、功率变换装置额定输出0.5MVA、短路故障响应时间小于5ms、故障电流限制率大于40%、电网侧电压和输出电流谐波畸变率分别小于0.7%和1.5%、功率因数大于0.99，可显著提高供电质量与供电安全。该项目申请国家发明专利89项，已授权58项；发表高水平论文196篇，其中SCI收录63篇，EI收录41篇。该项目主要开展了以下几方面的研究：（1）基础研究、新原理探索与拓扑仿真：全面系统掌握超导材料的电磁和机械特性和交互作用规律，完成各种超导电力装置的原理探索和系统拓扑结构设计、电磁场计算、理论分析、数学建模、仿真分析等一系列基础性研究工作。（2）实验室原理样机验证：研制出多种超导电力装置的实验室原理样机，初步解决超导电力装置的系统结构设计、关键技术突破、系统原理验证等一系列问题，在理论和实验层面验证超导电力装置系统原理和拓扑结构的可行性。（3）关键技术突破、样机研制及并网运行测试：重点解决并全面掌握配电级超导电力装置系统结构设计技术、关键部件设计和制造技术、系统集成技术、系统控制和保护技术、示范运行技术，完成面向配电系统应用的多种超导电力装置研制和并网运行测试。（4）10.5kV超导变电站建设和工程示范阶段：全面掌握超导变电站工程化设计、优化配置、系统集成、集中式低温制冷、综合性在线监控等核心技术，完成10.5kV超导变电站的建设，实现其示范运行，为大规模新能源并网接入和未来电网建设提供一条综合性的技术途径。主要技术创新点：（1）解决了面向超导电力装置应用的大型高温超导磁体的稳定性与设计制造技术（已授权11项发明专利）。建立了超导磁体的稳定性判据，突破了超导磁体的低温高电压绝缘技术，提出了超导磁体的变尺寸结构设计方法和完全换位工艺，解决了超导磁体的环流和均流问题，制造出国内最大高温超导磁体，应用于多种超导电力装置。（2）解决了大容量超导电缆通电导体设计制造技术（已授权7项发明专利）。针对高温超导电缆的应用需求，提出了结构优化和均流方法，可以在提高超导体机械稳定性和电流分布均匀性的同时，提高其整体载流能力，解决了超导材料与金属材料的低熔点、低损耗焊接技术，开发出通电导体专用制造设备及制造工艺，实现了长距离通电导体的连续制造。（3）解决了长距离低温杜瓦管的多段连接技术（已授权7项发明专利）。长距离低温杜瓦管的连接是长距离超导电缆制造的关键之一，该项目提出了低温杜瓦管“分段设计、插接集成”的创新性设计思想和技术方案，采用双层夹套真空密封连接方式进行插接集成，实现了长距离低温杜瓦管连接的“即插即用”工艺。（4）提出了用于超导电力装置的功率变换装置新型拓扑结构（已授权19项发明专利）。为了充分发挥超导储能系统的作用并实现多功能集成，提出了实现无功补偿、有源滤波和有功平滑三大功能的新型功率变换装置的系统拓扑结构，采用了并联多重化结构和模块化设计和制造技术等，应用于世界首套并网运行的高温超导储能系统，具有良好的可靠性和稳定性。（5）在国际上首次实现了超导变电站系统设计、集成和示范运行（已授权14项发明专利）。超导变电站通过集成超导储能系统、超导限流器、超导变压器和超导电缆等多种超导电力装置，解决了多种超导电力装置以及超导变电站的系统集成、综合测试和运行关键技术，形成了涵盖设计、制造、安装、调试、运行等各个环节的系列化技术规范。

关键词：超导变电站变压器电缆电力装置

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基于Chebyshev多项式的动力学不确定性区间算法研究

基于Chebyshev多项式的动力学不确定性区间算法研究

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作者：吴景铼华中科技大学

学位级别：博士

工程问题基本都依赖于数学模型进行描述,而动力学问题的控制方程则为微分方程,包括常微分方程、微分代数方程、偏微分方程等。要实现对动力学系统的分析、控制等操作,则需要求解这些微分方程。传统方法求解这些数学模型时,均假定模型中... 详细信息

工程问题基本都依赖于数学模型进行描述,而动力学问题的控制方程则为微分方程,包括常微分方程、微分代数方程、偏微分方程等。要实现对动力学系统的分析、控制等操作,则需要求解这些微分方程。传统方法求解这些数学模型时,均假定模型中的参数已经准确获得。但是在实际问题中,模型中的许多参数并不能准确获得,这些不确定参数可能导致系统的实际响应与理想情况存在较大差别。为更加准确地分析系统响应,需要引入不确定性分析方法。不确定性研究方法主要包括概率方法、模糊方法和区间方法。区间方法因其只需要不确定参数的上、下界信息,而不需要不确定参数的概率分布信息或模糊隶属度函数,已逐渐成为概率方法的一个重要补充。本文主要研究区间方法求解含不确定参数的动力学系统,以及由此衍生出的处理黑箱模型的高阶多项式响应面方法,具体研究内容如下：本文利用Chebyshev多项式在近似理论中具有很高近似精度的特点,提出了基于Chebyshev级数展开的Chebyshev区间扩张函数。区间算法的优点是能够快速地计算出含不确定参数函数的变化区间,其缺点是区间算法的“包裹效应”会导致结果区间被过度放大。几乎所有关于区间算法的研究都围绕着如何压缩或控制包裹效应这一难题。Chebyshev扩张函数相对于传统的Taylor扩张函数,特别是在计算非单调函数的变化区间时,能更有效地压缩区间算法的包裹效应。与此同时,建立Chebyshev区间扩张函数时只需要计算原函数在插值点的输出,比建立Taylor区间扩张函数时需要计算原函数的高阶导数的要求更容易实现。推导了基于Chebyshev区间扩张函数的求解含不确定参数的常微分方程的数值方法。该方法是一种非插入式方法,其求解算法不需要嵌入到ODE求解器中,只需要在求解器外层增加相应的前处理和后处理即可。传统的Taylor级数法和Taylor模型法均为插入式方法,需要改变传统的ODE数值求解器本身,因此本文提出的Chebyshev方法更容易实现。本文还推导了Taylor模型的近似法,该方法相对严格的Taylor模型法的计算量更小。数值算例结果显示,在处理非线性问题时,Chebyshev方法相对于近似Taylor模型法不仅具有更高的求解精度还有更高的计算效率。推导了基于二阶Taylor扩张函数的求解含不确定参数的多体动力学系统的数值方法,通过将系统含不确定参数的原控制方程转换为三组仅含确定参数的控制方程来求解多体动力学系统。由于该转换过程比较复杂,且很难向更高阶次的Taylor扩张函数拓展以获得更高的精度,本文提出了另一种基于Chebyshev扩张函数的求解含不确定参数的多体动力学系统的数值方法。该方法的实现过程相对简单,只需要求解控制方程在不同插值点处的解,然后利用这些解构造Chebyshev扩张函数。该Chebyshev方法可以较方便地往更高阶次的Chebyshev扩张函数拓展,并获得更高的求解精度。数值算例结果显示,Chebyshev扩张函数法相对Taylor扩张函数法可以获得更高的计算精度和效率。将建立Chebyshev扩张函数的过程用于构造替代模型,使该方法所能处理的问题拓展至黑箱模型。本文提出并证明了采用多项式建立回归模型时,其近似精度仅取决于采样点的理论。为提高近似模型精度,本文以Chebyshev多项式的零点作为采样点构造高阶多项式回归模型,分别提出了CTP和CCM两种采样方法。经测试表明,相对于经典的Smolyak稀疏网格和Hammersley采样方法,CTP在处理低维变量问题时拥有最高的精度,而CCM处理高维变量问题的精度最高。

关键词：不确定性分析区间方法动力学系统 Chebyshev扩张函数 Taylor扩张函数采样方法

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随州某小区雨水收集利用设计方案探讨

随州某小区雨水收集利用设计方案探讨

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第九届国际绿色建筑与建筑节能大会

作者：熊峰唐小虎张东湖北省建筑科学研究设计院

随着城市化进程的加快,水资源紧缺、环境污染、生态破坏等问题不断加剧,雨水作为一种干净、经济、方便的绿色水源,受到越来越多的关注。简要介绍了随州某小区的工程概况、自然地理气候,并在此基础上探讨了雨水收集利用方案。针对屋面雨... 详细信息

随着城市化进程的加快,水资源紧缺、环境污染、生态破坏等问题不断加剧,雨水作为一种干净、经济、方便的绿色水源,受到越来越多的关注。简要介绍了随州某小区的工程概况、自然地理气候,并在此基础上探讨了雨水收集利用方案。针对屋面雨水和道路雨水水质的较大差异,道路雨水流入集水槽过滤后,与屋面雨水汇合进入收集管网;进行月均水量平衡计算,保证雨水资源利用率;采用A-RUS-WFF系列雨水处理系统,经济高效、环保节能。通过分析,探索雨水收集利用技术措施和新途径,以期为绿色建筑雨水收集利用设计提供参考。

关键词：小区雨水收集雨水利用设计方案

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高压电缆线路载流能力提升及现场试验技术评估与应用

高压电缆线路载流能力提升及现场试验技术评估与应用

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作者：赵健康樊友兵欧阳本红蒙绍新刘松华饶文彬姜伟夏荣阎孟昆李文杰张振鹏中国电力科学研究院武汉分院

近年来,电力电缆的使用量大幅增加,同时负荷不断上升。尤其是一些经济发达的中心城市,电力电缆已经成为包括北京、上海、武汉等特大型城市市区电力传输的骨架和血管。据统计,截止2010年底,国家公司系统66 kV～500kV在运电缆设备回路总... 详细信息

标准号: 1400050214

近年来,电力电缆的使用量大幅增加,同时负荷不断上升。尤其是一些经济发达的中心城市,电力电缆已经成为包括北京、上海、武汉等特大型城市市区电力传输的骨架和血管。据统计,截止2010年底,国家公司系统66 kV～500kV在运电缆设备回路总长度为9851.2km,提高电缆线路的可靠性与经济性对市区经济供电与可靠供电具有重要意义,合理的电缆负荷能力控制以及有效的竣工试验技术是保证线路运行可靠性与经济性的关键因素。载流量过高则会引起绝缘过热击穿的事故,过低,则不能充分发挥线路负荷能力。然而,国内电缆线路在设计和运行中,存在有一下几方面的问题：现有电缆线路载流量的负荷能力,是按照IEC 60287标准进行确定,缺少对一些复杂运行条件下电缆线路载流量的参考,动态载流量计算标准缺失,国内普遍使用的皱纹铝套电力电缆的结构不适宜采用IEC 60287标准进行载流量计算,需要修正现有的载流量计算方法;部分重载线路存在有负荷瓶颈,线路载流能力需要提升;大量电缆线路在竣工试验后发生击穿,竣工试验技术有效性凸显不足,现有的变频耐压试验技术对不同类型绝缘缺陷的检出能力不同,新型竣工试验技术需要评估和工程验证。因此,建立仿真实验平台,研究复杂运行条件下电缆载流量影响机理,提出复杂运行条件下载流量修正方法,完善皱纹套电缆载流量计算方法,结合线路运行状况分析,提出合适的载流量提升技术,评估现有竣工试验技术对不同缺陷的检出能力,完善竣工试验手段,建立完善的竣工试验系统,对提高电缆线路的运行可靠性与经济性,提升电缆设计、运行以及资产管理水平具有十分重要的意义。为此,我院于2008年申请了国家电网公司科技项目SG0865《高压电缆线路的载流能力及负荷控制的研究》,SG0866《高压电缆线路工程竣工试验技术及验收规范的研究》,围绕确保线路可靠性与经济性的双提升这一目标开展研究。电缆本体结构以及外部敷设环境直接影响其载流量,通过模拟电缆运行环境试验可确定复杂运行条件下载流量修正系数,通过优化电缆结构,动态测温、改善外部散热环境可提升载流量,同时,电缆不同类型缺陷具有不同的电压—频率特性,现有的竣工试验技术、参数具有针对性。提出了皱纹金属套电缆缓冲层热阻计算的修正方法与电缆结构优化方法;提出了耐火槽盒、竖直保护管方式下电缆载流量校正系数。采用直埋电缆,人工冷却、回填置换以及布置优化等方式,可分别提升载流量44%、9.2%、4.5%。提出绝缘针尖缺陷在230Hz时出现峰值,其他缺陷对频率不敏感。在110kV电缆线路上实现了的振荡波电压局部放电试验。国际上未见对耐火槽盒、竖直保护管等复杂运行条件下载流量特性研究工作。国际上未见对电力电缆金属护套下缓冲层的热阻计算的研究工作以及成果。国内未见直埋电缆线路通过人工冷却、穿管群电缆线路通过布置优化以及回填改善提升电缆载流量的研究。国际上未见电缆同相多根并联阻抗的计算方法的研究报告。国内外首次开展竣工试验技术有效性评估的研究,未见各种典型缺陷频率—击穿电压特性的报告。该技术已成熟,近三年以来的应用实践证明,项目主要技术能够准确确定线路载流量,有效提升载流量,发现施工缺陷。技术适用范围广,可用于电缆输电线路的设计、运行维护等方面。应用该技术,不仅能够提升线路的可靠性,同时,还可以在保证可靠性的前提下,进一步提升线路的载流量。本项目成果已经广泛推广到国内电缆线路的设计、运行管理等领域并发挥了重大作用,取得了显著的经济效益和社会效益。2009年度至2011年度,累计直接节省资金总额达16100万元。

关键词：电缆载流量提升竣工试验

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湖泊群水环境数学模型及其应用研究

湖泊群水环境数学模型及其应用研究

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作者：郭晓明华中科技大学

学位级别：博士

湖泊作为陆地上最为重要的水资源载体之一，是人类赖以生存和可持续发展的自然依托，但以湖泊富营养化为代表的诸多水环境问题，已成为我国经济发展的瓶颈。近年来，江（河）湖连通作为人们遏制湖泊富营养化的新途径，在长江中下游湖群... 详细信息

湖泊作为陆地上最为重要的水资源载体之一，是人类赖以生存和可持续发展的自然依托，但以湖泊富营养化为代表的诸多水环境问题，已成为我国经济发展的瓶颈。近年来，江（河）湖连通作为人们遏制湖泊富营养化的新途径，在长江中下游湖群中进行了大量尝试，并被确定我国在新时期的重要水利发展战略。对于连通工程形成的“自然－人工”复合水系，连通方式的选择和连通效应的评估是两大核心问题，直接关系到连通工程对湖泊水环境的改善效果，而湖泊水环境数学模型作为解决这两个问题的重要途径，一直是江（河）湖连通研究领域的热点和前沿。湖泊水环境数学模型是以湖泊水动力学模型为基础，并与水质模型和水温模型耦合后得到的。本文首先以武汉“大东湖生态水网构建工程”所涉及的湖泊群为对象，基于静压水动力学模型建立了湖泊群水环境数学模型，对连通工程的引水调度模式和水环境效应进行了研究。鉴于静压模型无法模拟地形突变区的水流和短波等存在明显垂向流动的水流现象，应用对象的范围有限，本文又分别建立了平面二维和垂向二维的非静压水动力学模型，并对模型的多种求解方法和计算效率作了创新性的科学研究工作。主要工作和创新性成果如下：（1）以沙湖、东湖、严西湖和北湖组成的大型城市湖泊群为研究对象，建立了平面二维湖泊群水动力－水质模型，模拟分析了三种引水调度模式的湖泊群水质改善效果，提出了推荐调度模式。然后对推荐调度模式的三种引水规模进行了模拟，分析了引水规模与水质改善效果之间的关系，为连通工程的实施提供了科学的决策依据。（2）以沙湖和东湖为研究对象，建立了三维湖泊水动力－水温－水质模型，以气温典型年为背景，模拟了江湖连通前和江湖连通后（推荐调度模式）两种情景，通过对比两种情景下的湖流运动规律、子湖间水体交换和温度场，分析了江湖关系变化的水动力与水环境效应。此外，通过分析江湖连通后湖泊群的水体置换率和总磷变化情况，探索性的提出了“三循环”调度策略。（3）推导了非静压的平面二维水动力学控制方程，并分别采用显格式法、θ法和新ADI法对其进行求解。其中新ADI法不仅避免了前两种求解方法中须将开边界动压设为零的通行做法，更加符合真实情况，而且还具有极高的计算效率。（4）针对目前已有的非静压垂向二维水动力学模型将水体进行分层而求解效率低的问题，提出了一种单层模式的非静压垂向二维水动力学模型，大大提高了模型的计算效率，同时也具有较高的精度。最后，总结了本文的研究成果，提出了今后进一步研究的方向。

关键词：水动力学水环境江湖连通长江湖泊群调度模式静压假定非静压模型水温水质动压

来源：评论

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