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CFD-DEM耦合计算中的体积分数算法

清华大学学报（自然科学版） 2017年第7期57卷 720-727页

作者：刘德天傅旭东王光谦清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

CFD-DEM耦合方法已越来越广泛地应用于多相流研究,流体体积分数模型是其连接宏观尺度(连续介质)与微观尺度(离散介质)的桥梁。该文提出了一种基于特征点剖分的SKM(statistical kernel method)改进型体积分数算法,通过在颗粒空间影响范... 详细信息

CFD-DEM耦合方法已越来越广泛地应用于多相流研究,流体体积分数模型是其连接宏观尺度(连续介质)与微观尺度(离散介质)的桥梁。该文提出了一种基于特征点剖分的SKM(statistical kernel method)改进型体积分数算法,通过在颗粒空间影响范围的三维方向上布置特征点,实现对所影响CFD网格的标记和对颗粒体积的分解,将CFD网格的迭代搜索转化为空间特征点的识别;结合算法参数优化,有效解决传统算法在并行计算中内部边界处的截断误差,显著提升计算效率。数值实验表明:改进的算法可以有效处理颗粒粒径D与CFD网格尺寸L相当时的情形,覆盖传统的颗粒不解析(unresolved particle,L>>D)耦合方法与颗粒解析(resolved particle,D>>L)耦合方法间的过渡区域。该算法有助于拓展CFD-DEM耦合计算中颗粒粒径的适用范围,在大规模固液耦合模拟计算中具有广泛应用前景。

关键词： CFD-DEM耦合体积分数特征点剖分并行计算计算效率

水力模拟云平台HydroMP的模型集成方法

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清华大学学报（自然科学版） 2019年第12期59卷 1006-1015页

作者：王开刘荣华魏加华刘启王光谦中国水利水电科学研究院北京100038 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

实现动态的模型集成与管理是水力模拟云平台HydroMP建设的关键需求,其关键技术包括平台对模型的驱动、平台与模型的数据交换、平台对模型运行的实时控制以及平台对模型的动态管理。为实现水力模拟云平台中不同类型模型的集成,以满足不... 详细信息

实现动态的模型集成与管理是水力模拟云平台HydroMP建设的关键需求,其关键技术包括平台对模型的驱动、平台与模型的数据交换、平台对模型运行的实时控制以及平台对模型的动态管理。为实现水力模拟云平台中不同类型模型的集成,以满足不同用户的需求,设计了具有通用性和"热插拔"的模型集成方法。提出了不改变模型程序原有运行方式的可执行程序(EXE)集成方法和实现模型进程与平台实时通信的可交互集成方法。EXE集成方法无须更改源代码,只需开发数据转换文件即可实现模型集成;可交互集成方法采用标准通信接口程序对模型组件进行封装并生成新的模型程序,然后在平台中注册实现模型集成,可交互集成的模型进程在运行过程中能与云平台实时通信及数据交换。将两种集成方法应用于水动力模拟云平台(HydroMP),实现了不同类型遗产模型的动态集成和管理。

关键词：水力模拟模型集成 HydroMP 模型动态管理云计算

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黄河数字流域模型原理

应用基础与工程科学学报 2005年第1期13卷 1-8页

作者：王光谦刘家宏李铁键清华大学水沙科学教育部重点实验室北京100084

黄河数字流域模型以DEM数据及其存取系统为依托,以流域分级理论为依据,将坡面、小流域、区域、全流域四个层次的模型整合成一个完整的流域整体模型.文中提出了不同层次模型之间的联系途径和整合方法,探讨了模型框架、参数提取、模型计... 详细信息

黄河数字流域模型以DEM数据及其存取系统为依托,以流域分级理论为依据,将坡面、小流域、区域、全流域四个层次的模型整合成一个完整的流域整体模型.文中提出了不同层次模型之间的联系途径和整合方法,探讨了模型框架、参数提取、模型计算原理方面的技术问题.按照这种模式建立的黄河数字流域模型可根据研究内容的需要模拟流域上任意空间点的水沙量、水沙过程以及非点源污染物的扩散过程和结果等,具有很大的灵活性和实用性.

关键词：模型原理数字流域黄河流域模型 DEM数据存取系统分级理论层次模型整体模型模型框架参数提取研究内容计算原理扩散过程小流域全流域水沙量空间点污染物非点源实用性灵活性

遥测LIBS系统中样品位置波动对光谱特征参数的影响

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光学学报 2020年第7期40卷 188-194页

作者：苏亚辉王广谦潘从元沈川安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 安徽大学电子信息工程学院计算智能与信号处理教育部重点实验室安徽合肥230601 安徽创谱仪器科技有限公司安徽合肥230088

搭建了由共轴Schwarzschild望远镜组成的遥测LIBS系统,研究了不同导轨位置下样品距离波动时LIBS特征谱线光谱强度、相对标准偏差、光谱相似度和等离子体温度的变化情况,并结合物理机制分析了特征参数变化的原因。结果表明,样品位置波动... 详细信息

搭建了由共轴Schwarzschild望远镜组成的遥测LIBS系统,研究了不同导轨位置下样品距离波动时LIBS特征谱线光谱强度、相对标准偏差、光谱相似度和等离子体温度的变化情况,并结合物理机制分析了特征参数变化的原因。结果表明,样品位置波动对等离子体温度、特征谱线强度和相对标准偏差有显著影响,而光谱相似度则在一定范围内保持稳定;在光谱满足一定相似度的情况下,样品位置波动允差随样品距离的增加呈线性递增。当前系统聚焦范围为1.9~4.1 m时,在光谱相似度为0.99的情况下,样品位置波动允差的范围为70~220 mm。研究结果有利于高性能光学系统设计,并为光谱的定性和定量分析提供了理论参考。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱遥测样品位置光谱特征相似度

基于条件风险价值的两阶段随机规划模型在草地生态系统恢复中的应用--以三江源区为例

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中国科学：技术科学 2017年第3期47卷 297-305页

作者：陈敏王光谦李永平周雅华北电力大学能源与环境研究中心北京102206 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 青海大学水利电力学院西宁810016 广东工业大学管理学院广州510520

以三江源草地生态系统为例,构建了基于条件风险价值的两阶段随机规划模型,通过综合考虑环境需求、水土流失、治理成本等若干因素,对三江源区4个州的超载畜牧面积、草地修复面积进行优化分析,对超载带来的损失、修复带来生态效益增加及... 详细信息

以三江源草地生态系统为例,构建了基于条件风险价值的两阶段随机规划模型,通过综合考虑环境需求、水土流失、治理成本等若干因素,对三江源区4个州的超载畜牧面积、草地修复面积进行优化分析,对超载带来的损失、修复带来生态效益增加及成本增加进行了核算,为三江源区的生态恢复与管理提供了理论依据.本文的优化分析结果表明,草地超载畜牧面积以及由此带来的损失随着随机水平的增加而减少.此外,三江源区的生态经济收益将随着风险因子值增加而减少,决策者所持风险态度对生态恢复方案的制定起着决定性影响.优化结果有助于决策者在经济效益与系统风险之间进行权衡,建议将减少牲畜总量作为草地恢复和治理的主要目标,同时发展生态畜牧业以促进草地生态与畜牧业协调发展.同时,建议相关地区进一步完善畜牧业生态补偿机制,协调好地区经济发展与生态系统保护之间的关系.

关键词：条件风险价值两阶段随机规划草地生态系统恢复三江源区

黄河中游清涧河流域土地利用空间结构和分形模型

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农业工程学报 2012年第14期28卷 223-228,F0003页

作者：郭碧云王光谦傅旭东张正峰清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中国人民大学公共管理学院土地管理系北京100872

为了揭示黄河中游土地利用的空间差异和迁移情况,该文以清涧河流域为例,基于遥感和GIS技术,通过土地利用重心迁移和分形理论对土地类型的空间演变情况进行分析,并构建各地类空间分布形态的分形结构模型。结果表明,1990年至2009年清涧河... 详细信息

为了揭示黄河中游土地利用的空间差异和迁移情况,该文以清涧河流域为例,基于遥感和GIS技术,通过土地利用重心迁移和分形理论对土地类型的空间演变情况进行分析,并构建各地类空间分布形态的分形结构模型。结果表明,1990年至2009年清涧河流域土地利用重心有明显的迁移;农业用地和水域的重心向西南方向迁移,在该方向水域重心迁移比较大,达到7205.85m;林地、建设用地和未利用土地重心向东南方向迁移,在该方向建设用地重心迁移距离最大,达到7421.89m;草地重心向西北方向迁移3546.38m。1990年至2009年,除水域外,其他土地类型分维数有所下降,表明该区域土地类型景观的复杂性降低,稳定性提高。自然因素对该区域土地利用空间变化起到一定的推动作用,人类活动干扰则是主要驱动因素。该文将为生态恢复区合理地土地利用规划和集约化利用土地资源提供科学依据。

关键词：土地利用分形遥感地理信息系统重心迁移

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黄土高原沟坡重力侵蚀的理论模型

应用基础与工程科学学报 2005年第4期13卷 335-344页

作者：王光谦薛海李铁键清华大学水沙科学教育部重点实验室北京100084

重力侵蚀是黄土沟壑区土壤侵蚀的重要组成部分,其发生条件及侵蚀量受多种因素制约且具有一定随机性.本文通过运用水力学、土力学等力学方法对重力侵蚀主要影响因素进行分析,建立起沟坡重力侵蚀的概化力学模型,同时运用模糊及概率分析等... 详细信息

重力侵蚀是黄土沟壑区土壤侵蚀的重要组成部分,其发生条件及侵蚀量受多种因素制约且具有一定随机性.本文通过运用水力学、土力学等力学方法对重力侵蚀主要影响因素进行分析,建立起沟坡重力侵蚀的概化力学模型,同时运用模糊及概率分析等数学方法将黄土沟坡的稳定问题转化为失稳概率,作为沟坡崩塌发生的预报条件,从而实现了考虑沟谷水流侧向切割,降雨入渗影响下的重力侵蚀模拟,为在黄土高原沟壑区进行水沙计算提供了基本方法.

关键词：产沙模型重力侵蚀模糊概率分析

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南水北调中线总干渠水力响应特征

清华大学学报（自然科学版） 2010年第9期50卷 1350-1352页

作者：张成贺莉傅旭东王光谦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

该文针对南水北调中线工程总干渠安全运行及控制所关心的水力响应特征问题进行研究。利用南水北调中线电子渠道平台,对中线总干渠不同运行工况进行模拟计算,得到水位波动变化幅度、波动影响距离等水力响应参数的变化特征。结果表明:如... 详细信息

该文针对南水北调中线工程总干渠安全运行及控制所关心的水力响应特征问题进行研究。利用南水北调中线电子渠道平台,对中线总干渠不同运行工况进行模拟计算,得到水位波动变化幅度、波动影响距离等水力响应参数的变化特征。结果表明:如无合适调控措施,参与操作的节制闸闸前后水位变化幅度大多超过0.15 m,波动影响距离在数百千米以上。对于同一节制闸,当闸门开度变化速率超过一定范围时,闸门附近水位变化速率趋近于一个定值。研究成果为南水北调中线总干渠控制运行提供了有益参考。

关键词：非恒定流南水北调水力响应数值模拟节制闸

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输水渠道大流量分水口门的分级分水方式

应用基础与工程科学学报 2009年第2期17卷 161-171页

作者：王开张成王光谦傅旭东清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

本文以南水北调中线工程典型分水口为研究对象,采用一维非恒定流模型对不同分水口运行方式进行计算分析,研究渠道相应的水力响应现象,包括水位升高降落幅度、速率及其影响范围,建立了分水口分水比与水面线的相关关系,提出了分水口分级... 详细信息

本文以南水北调中线工程典型分水口为研究对象,采用一维非恒定流模型对不同分水口运行方式进行计算分析,研究渠道相应的水力响应现象,包括水位升高降落幅度、速率及其影响范围,建立了分水口分水比与水面线的相关关系,提出了分水口分级分水的运行方式.针对设计分水流量占渠道设计输水流量50%的西黑山分水口,计算认为:1h内一次分水流量增加最好不大于16m3/s,二次分水流量增加总量最好不大于20m3/s,将2次分水延长到2h内完成,能够较好控制水位下降速度,从而减小对渠道安全的影响.

关键词：分水口南水北调分级分水水力响应