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非淹没丁坝绕流的三维大涡模拟研究

力学学报 2013年第2期45卷 151-157页

作者：白静方红卫何国建水沙科学与水利水电工程国家重点实验室清华大学水利水电工程系北京100084

采用动态亚格子模式和浸没边界法,对宽浅槽道中的丁坝群绕流的水动力学特性进行了三维大涡模拟研究.利用丁坝绕流,试验中采用粒子图像测速仪(particle image velocimetry,PIV)测量的试验中自由水面处的时间平均流速和湍动强度数据对模... 详细信息

采用动态亚格子模式和浸没边界法,对宽浅槽道中的丁坝群绕流的水动力学特性进行了三维大涡模拟研究.利用丁坝绕流,试验中采用粒子图像测速仪(particle image velocimetry,PIV)测量的试验中自由水面处的时间平均流速和湍动强度数据对模型进行率定,结果表明计算结果与试验数据吻合良好.丁坝长度与丁坝之间距离的比值L/D对丁坝周围的水流流动形式、湍流强度、涡量分布有显著影响.在L保持不变并且L/D较大时,丁坝之间的距离D较小,这限制了混合层的发展,因此混合层中的湍动强度和涡量都较小;同时丁坝之间的回流区的流线形式也发生明显变化.此外,还给出了涡体在丁坝坝头附近产生,发展并向下游输运的动态过程.

关键词：丁坝明渠流动涡大涡模拟

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矩形沉淀池内悬浮物沉降模拟

清华大学学报（自然科学版） 2005年第12期45卷 1617-1620页

作者：何国建汪德爟清华大学水利水电工程系北京100084 河海大学环境工程系南京210024

建立了模拟平流式沉淀池中悬浮物的沉降过程模型,以预测沉淀池的去除率。利用标准k-ε紊流模型,考虑悬浮物沉降引起的水体密度变化,采用非正交同位网格下S IM PLE算法求解水动力和悬浮物沉降的耦合模型,使用了能够反映悬浮物沉降特性的... 详细信息

建立了模拟平流式沉淀池中悬浮物的沉降过程模型,以预测沉淀池的去除率。利用标准k-ε紊流模型,考虑悬浮物沉降引起的水体密度变化,采用非正交同位网格下S IM PLE算法求解水动力和悬浮物沉降的耦合模型,使用了能够反映悬浮物沉降特性的双指数沉速公式,底边界上考虑水流对淤泥的冲刷作用,能够更加真实地模拟沉淀池内水流和悬浮物运动情况。比较各工况下沉淀池去除率,得出的最佳挡板高度与经验值相符,同时利用*** am所做物理模型的模拟结果进行验证。结果表明,该数学模型在水流流场和悬浮物浓度分布中均能获得较理想的结果。

关键词：计算流体力学沉淀池紊流模型悬浮物沉降

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基于径向基函数的多闸门控制河流的洪水模拟

清华大学学报（自然科学版） 2008年第12期48卷 2061-2064页

作者：郑毅方红卫何国建赵慧明清华大学水利水电工程系、水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

为了快速而准确地制定联合调度的复杂闸门水利枢纽处的洪水过程的防洪决策,开发了一种快速洪水模拟方法。以位于北京市北运河流域的北关分洪枢纽为例,采用二维水动力学模型计算了由上游来流量、闸门开度和相应下游水位等因素确定的800... 详细信息

为了快速而准确地制定联合调度的复杂闸门水利枢纽处的洪水过程的防洪决策,开发了一种快速洪水模拟方法。以位于北京市北运河流域的北关分洪枢纽为例,采用二维水动力学模型计算了由上游来流量、闸门开度和相应下游水位等因素确定的800组工况;把模拟结果作为径向基函数神经网络的训练样本。这样,只用上游来流量、闸门开度、闸下水位就能快速地模拟出该区域的水位和流量。结果表明,模拟一组工况,用该方法只需不到1m in,而用二维模型需3h。

关键词：洪水模拟水动力学模型径向基函数实时

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一维河网泥沙输移模式研究

力学学报 2011年第3期43卷 476-481页

作者：韩冬方红卫陈明洪何国建白静清华大学水利水电工程系北京100084 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083

推导了一种显式的河网泥沙输移递推计算方法,该方法在水动力学计算结果所确定的汊点类型基础上,直接计算每个河段中逐个节点的不平衡泥沙输沙过程以及悬沙和床沙的级配调整,克服了传统方法中必须通过首末断面含沙量关系确定河网悬沙矩... 详细信息

推导了一种显式的河网泥沙输移递推计算方法,该方法在水动力学计算结果所确定的汊点类型基础上,直接计算每个河段中逐个节点的不平衡泥沙输沙过程以及悬沙和床沙的级配调整,克服了传统方法中必须通过首末断面含沙量关系确定河网悬沙矩阵求解的困难.将该泥沙输移模式的一维河网水沙数学模型,应用于长江三峡下游荆江-洞庭湖河网区域,并取得了较好的计算结果.在模型验证之后,进一步讨论了采用新的泥沙输移计算模式和原有泥沙输移计算模式在计算时间上和计算内容方面的差别.

关键词：一维河网水沙数学模型汊点分沙模式不平衡输沙荆江-洞庭湖

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潮汐影响下电厂温排水运动的三维数值模拟

水力发电学报 2008年第3期27卷 125-131页

作者：何国建赵慧明方红卫清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室(筹)北京100084

本文将斜对角笛卡尔方法推广应用到河口与海岸温排水三维数值计算中。研究首先基于EFDC模块采用的垂线σ坐标变换和平面正交曲线坐标变换,对曲折多变的岸边界构造成各种四边形及三角形计算网格,并采用斜对角笛卡尔差分方法进行数值离散... 详细信息

本文将斜对角笛卡尔方法推广应用到河口与海岸温排水三维数值计算中。研究首先基于EFDC模块采用的垂线σ坐标变换和平面正交曲线坐标变换,对曲折多变的岸边界构造成各种四边形及三角形计算网格,并采用斜对角笛卡尔差分方法进行数值离散。利用上述方法模拟了山东海阳核电厂附近海域的三维水流运动情况,结果与实测值拟合较好;根据水温与水体密度的关系,计算了不同工况下电厂温排水的三维扩散范围,分析了不同排水口位置对扩散范围的影响,所得取水口温升与物理试验值基本一致。研究表明该方法具有计算精度高、收敛快、节省计算工作量等优点,可以应用到河口海岸区域大规模潮流及温排水工程的数值计算中。

关键词：计算水力学斜对角笛卡尔方法三维数值模拟温排水潮汐运动

透水床面明渠湍流时空平均特征的大涡模拟与分析

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力学学报 2015年第5期47卷 713-721页

作者：韩旭何国建方红卫符松清华大学水利系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 清华大学工程力学系北京100084

基于大涡模拟数据,研究了理想粗糙透水床面明渠湍流的时空平均特性.考虑到空间异构性,对比分析了不同位置的时空平均流速、雷诺剪应力、构造剪应力、脉动幅度的垂线分布.结果表明:第一,顶层床面之上,空间异构性的影响较小,不同位置的双... 详细信息

基于大涡模拟数据,研究了理想粗糙透水床面明渠湍流的时空平均特性.考虑到空间异构性,对比分析了不同位置的时空平均流速、雷诺剪应力、构造剪应力、脉动幅度的垂线分布.结果表明:第一,顶层床面之上,空间异构性的影响较小,不同位置的双平均流速符合类似的对数分布,但由于透水床面影响,卡门常数较不透水床面小;在床面附近,空间异构性影响较大,不同位置的双平均流速分别符合线性分布与多项式分布;在透水河床内部,靠近底层球孔的双平均流速为上部球孔双平均流速的1.55倍.第二,床面之上,雷诺剪应力占总剪应力的95%以上,占有主体地位;床面附近,紊动较大,构造剪应力不能忽略,其值大约占总剪应力的15%.由于流场的各向异性,纵向与垂向的脉动幅度有所差异.

关键词：湍流大涡模拟双平均理论透水床面

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供应链熵的分析与测度研究

供应链熵的分析与测度研究

作者：何国建北京交通大学

学位级别：硕士

耗散结构及熵理论起源于热力学,后经过学者的研究推广到其他领域,如统计学、信息论等领域引用了该理论的思想。近年来该理论开始越来越多的被应用于管理领域,并且取得了不错的成果。本文着力将该理论应用于供应链中,为供应链的管理决策... 详细信息

耗散结构及熵理论起源于热力学,后经过学者的研究推广到其他领域,如统计学、信息论等领域引用了该理论的思想。近年来该理论开始越来越多的被应用于管理领域,并且取得了不错的成果。本文着力将该理论应用于供应链中,为供应链的管理决策提出新的思想。以往有关供应链问题的研究很多是建立在定性分析的基础上,一些定量分析也是建立在定性分析的基础上,比如绩效评价中的很多方法都是建立在定性分析之上的。本文将为供应链的绩效评价、管理结构分析、运营等研究的定量化提供一种新方法。本文主要包括以下内容:引入耗散结构及熵理论并在此基础上首先分析了供应链符合耗散结构的条件,解释其如何形成耗散结构,以及熵的存在;然后对供应链熵流进行分析,建立模型,对供应链进行定性熵流分析,找出影响供应链运作的因素,并对管理提出建议,该部分可与环境熵相结合;最后本文对供应链的熵值进行了分析,并将供应链的熵分为三大类,即结构熵、运行熵、环境熵,运用定量分析的方法,对供应链熵进行计算并在此基础上给管理提出建议。本文研究同时运用了定性分析和定量分析的方法,且重点是对供应链进行定量分析,计算供应链的熵值且尽量做到计算精确。然而,由于供应链的复杂性,要做到定量分析是不容易的,因此研究的一个重点和难点是寻找合适的案例和相关数据,对案例和数据进行简化和修整,本文最终完成了预期的目标,达到了好的结果,证明该方法适合于供应链管理的。本文模型和案例经过简化,与实际有一定距离,但是既然该方法适用,就值得做更深入的研究。

关键词：供应链系统熵耗散结构管理熵结构熵运行熵环境熵

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无人车基于三维激光测距的室外场景理解

无人车基于三维激光测距的室外场景理解

作者：何国建大连理工大学

学位级别：硕士

在智能无人车领域的研究中,实时环境感知与场景理解是保证无人车实现自主导航及地图构建的前提与基础。本文研究了无人车基于三维激光测距的室外场景理解方法。为了简化面向室外场景的点云分类过程,本文提出了三维激光数据的二维最优方... 详细信息

在智能无人车领域的研究中,实时环境感知与场景理解是保证无人车实现自主导航及地图构建的前提与基础。本文研究了无人车基于三维激光测距的室外场景理解方法。为了简化面向室外场景的点云分类过程,本文提出了三维激光数据的二维最优方位角(Optimal Bearing Angle, OBA)图模型。该模型可兼顾定点扫描与行进扫描两种不同数据获取方式,并能解决传统二维模型表述中的灰度突变、视点选取及细节表现力差等问题。本文基于三维激光测距的室外场景理解研究以OBA图模型为基础,重点解决大范围三维点云数据的多标签分类问题。为了降低点云分类的计算复杂度,本文在OBA图基础上采用超像素算法完成三维场景的快速分割。从每个超像素块及其对应点云中可提取空间几何信息、纹理信息等大量局部特征。由于单一弱特征无法有效用于物体分类,本文提出了基于Gentle-AdaBoost算法与局部再分类策略的快速场景理解方法,其中Gentle-AdaBoost可将多种弱特征分类器提升为强分类器,从而实现场景点云的快速初分类。为了进一步提升分类正确率,将初始分类结果中置信度较低的区域还原至原始点云,进而通过轮廓及点云分层特性完成局部场景的再分类。单纯依赖局部特征的点云分类结果难以实现全局最优的场景理解。本文提出了一种利用超像素块构建条件随机场(Conditional Random Fields, CRF)节点的新方法,通过超像素块之间所构成的二阶团来完成场景上下文信息的建模,从而保证场景理解结果的全局最优性。与传统基于CRF的点云分类方法相比,本文所提方法利用超像素块替代原始三维点作为随机场节点,从而有效解决了由于节点数量巨大而导致的推断过程迭代效率低的问题。为了保证分类准确率,研究中采用局部点云形状、邻域点云分布以及OBA图纹理等一系列特征来完成CRF的训练及推断。本文选用四个三维点云数据集来测试上述两种场景理解方法的有效性,其中包括利用自主研发的无人车实验平台所获取的DUT1和DUT2两个数据集,以及韩国KAIST数据集和牛津大学New College数据集。针对四个数据集的实验结果及数据分析验证了本文所提两种方法对不同环境类型具有较强泛化能力。通过与国外研究组实验结果的定量比较,在分类准确率相当的情况下本文所提方法的实时性能有显著提升。

关键词：室外场景理解点云分割点云分类三维激光测距无人驾驶车

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沉淀池重要结构参数研究

沉淀池重要结构参数研究

作者：何国建河海大学

学位级别：硕士

近年来随着生活水平的提高，城市生活污水和工业废水的排放量也逐年递增。解决城市水污染的根本出路在于建设城市污水处理厂。我国在城市污水处理厂建设方面成绩卓著，但许多己建成的污水厂由于污水处理效率不能尽如人意，迫切需要改进... 详细信息

近年来随着生活水平的提高，城市生活污水和工业废水的排放量也逐年递增。解决城市水污染的根本出路在于建设城市污水处理厂。我国在城市污水处理厂建设方面成绩卓著，但许多己建成的污水厂由于污水处理效率不能尽如人意，迫切需要改进处理流程，如何优化主要污水处理反应容器的设计和运行已是当务之急。本文在总结前人对平流式沉淀池的物理模拟和数学模拟成果的基础上，建立了沉淀池水流数学模型和悬浮物沉降模型，通过压力校正法求解非正交同位网格上的各项变量，最终模拟出平流式沉淀池内流速场和悬浮颗粒的浓度场分布，并经过各种工况下悬浮颗粒出水浓度的比较，得出沉淀池优化结构设计尺寸范围。从结果分析中可以看出，沉淀池挡板的高度和沉淀池本身的高度对悬浮污染物的去除影响较大，因为挡板的高度决定了沉淀池中回流区的大小，回流区越大，污水经过的时间越短，形成短流，从而达不到预期效果;在沉淀池容积一定时，计算得出的结论同理想沉淀池一样，即沉淀池高度越小，表面积就越大，悬浮颗粒的去除率越高;当沉淀池表面积一定时，沉淀池高度的变化也会较大的影响它的运行效果，池深过小或过大均会使得沉淀池中悬浮物的去除率降低;在相同表面负荷以及其它尺寸不变的情况下，不考虑污泥斗中装有污泥的情况，进水口流速的大小对沉淀池运行效果影响不明显。

关键词：平流式沉淀池数值模拟紊流模型同位网格 SIMPLE算法结构参数优化