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多变量时滞阻尼累加灰色模型及其应用

控制与决策 2024年第8期39卷 2703-2710页

作者：罗党李良帅华北水利水电大学数学与统计学院郑州450046 华北水利水电大学水利学院郑州450046

基于现实行为系统中存在的时滞效应和多变量灰色预测系统中需区分新旧信息及预测趋势不可控的情况,通过引入改进的阻尼累加生成算子与时滞系数,提出多变量时滞阻尼累加灰色模型(TLDAGM(1,N))及其扩展形式,模型理论上可达到与传统多变量... 详细信息

基于现实行为系统中存在的时滞效应和多变量灰色预测系统中需区分新旧信息及预测趋势不可控的情况,通过引入改进的阻尼累加生成算子与时滞系数,提出多变量时滞阻尼累加灰色模型(TLDAGM(1,N))及其扩展形式,模型理论上可达到与传统多变量灰色预测模型的兼容性;讨论模型的参数估计方式及求解方法,给出模型的参数优化方法及具体的建模步骤;将该模型应用于我国高新技术企业产值及河南省粮食产量预测问题中,并与传统多变量灰色预测模型进行比较.结果表明:所提模型的模拟精度和预测精度均显著优于传统多变量灰色预测模型,新模型能够较好地识别多变量行为系统数据中包含的时滞性、重要性及时间序列的趋势因素.实例分析的结果验证了所提模型的合理性、适用性和有效性.

关键词：时滞效应灰色预测系统新旧信息阻尼累加生成算子粮食产量预测

地震作用对砂土中土拱效应影响的模型试验研究

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应用基础与工程科学学报 2024年第5期32卷 1394-1406页

作者：孙常新胡江凡裴书锋张玉洁臧东升黄文辉华北水利水电大学地球科学与工程学院

土拱效应对地下结构的抗震稳定性具有重要影响，目前有关地震作用对土拱效应影响的研究较少.通过改进后的试验装置重复经典Trapdoor试验，并对土拱效应的土体模型施加地震作用，研究了土拱效应的发展阶段与影响范围、土拱效应影响下的... 详细信息

土拱效应对地下结构的抗震稳定性具有重要影响，目前有关地震作用对土拱效应影响的研究较少.通过改进后的试验装置重复经典Trapdoor试验，并对土拱效应的土体模型施加地震作用，研究了土拱效应的发展阶段与影响范围、土拱效应影响下的土压力分布与土体位移以及土拱效应在地震作用下的变化，分析了地震作用对土拱效应的影响机理，讨论了土拱效应的变化对地下结构抗震稳定性的影响.研究结果表明：土拱效应的发展过程可以分为初始阶段、过渡阶段和稳定阶段，土拱效应的影响范围沿Trapdoor中心对称分布，宽度为2B(B为Trapdoor宽度),土拱效应影响范围内的土压力非均匀分布，Trapdoor区域上的土压力从边缘到中心逐渐增大，固定区域上的土压力从边缘到中心逐渐减少；土拱效应影响下的土体可以分为塌落区、土拱区和稳定区，土拱区破坏导致土拱效应在地震作用下发生衰退，土体埋深越小和Trapdoor位移越大时，地震作用对土拱区的破坏越大，土拱效应的衰退越严重；存在土体的临界埋深3B和地层损失平均高度的理想范围为1.3%B～4.2%B,当土体埋深大于临界埋深且地层损失的平均高度控制在理想范围内时，地下结构上方的土拱效应发展程度最大，地震作用对土拱效应的影响最小，最有利于地下结构的抗震稳定性.

关键词：地下结构抗震土拱效应地震作用 Trapdoor模型试验砂土 PIV 土体位移

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过冷沸腾近壁面温度和速度分布特性研究

工程热物理学报 2024年第8期45卷 2441-2445页

作者：徐铃淼李晓刘洪涛唐继国水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川大学水利水电学院成都610065

本文对25~40 K过冷度下核态沸腾和气泡微细化沸腾时近壁面液体温度和速度分布进行了实验研究。结果表明:在核态沸腾区域,加热面附近液体热量通过气泡生长、脱离和浮升带离;高温区主要集中在加热面上方。在MEB区域,无气泡脱离发生,近壁... 详细信息

本文对25~40 K过冷度下核态沸腾和气泡微细化沸腾时近壁面液体温度和速度分布进行了实验研究。结果表明:在核态沸腾区域,加热面附近液体热量通过气泡生长、脱离和浮升带离;高温区主要集中在加热面上方。在MEB区域,无气泡脱离发生,近壁面液体热量通过气膜剧烈振荡引入的对流过程向远端传递,以维持局部过冷度;此时加热面上方和边缘区域液体平均温度比远端液体温度约高4 K,且随时间剧烈波动。上述结果表明,核态沸腾和MEB时近壁面热量输运过程存在显著差异。

关键词：过冷沸腾微细化沸腾温度分布气泡行为

水泵水轮机S特性对相继甩尾水最小压力的影响

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水力发电学报 2024年第6期43卷 113-122页

作者：王皓臻俞晓东林文雯李朋宇刘昌太河海大学水利水电学院南京210098

为探究水泵水轮机全特性曲线S特性与尾水压力最小值的联系,基于新丰抽水蓄能电站的过渡过程数值仿真模型模拟了尾水最不利相继甩工况。通过调整机组运行轨迹线附近开度线斜率,对比分析并总结S区形状变化对相继甩工况尾水压力极值的影响... 详细信息

为探究水泵水轮机全特性曲线S特性与尾水压力最小值的联系,基于新丰抽水蓄能电站的过渡过程数值仿真模型模拟了尾水最不利相继甩工况。通过调整机组运行轨迹线附近开度线斜率,对比分析并总结S区形状变化对相继甩工况尾水压力极值的影响规律,提出了一种图形指标,能够应用在抽蓄前期设计中评价S特性对尾水压力影响优劣,并验证其准确性。结果表明,相继甩工况后甩机组流量变化率第一波下降时,机组运行轨迹线呈现完整倒S形,S区形状变化改变了机组流量变化率的大小,导致出现在靠近轨迹线S形下拐点前的尾水压力极值发生变化,给出的图形指标形状越趋近于竖向细长的规则长方形,相应的尾水最小压力的改善效果越好。

关键词：抽水蓄能电站水泵水轮机全特性曲线 S特性相继甩尾水最小压力

不同波纹钢-混凝土板复合结构水下抗爆机理及损伤等级预测

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爆炸与冲击 2024年第6期44卷 73-89页

作者：曹克磊付乔峰赵瑜华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁... 详细信息

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式,揭示其水下防爆机理,并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明:模拟结果与试验结果较为吻合,验证了模拟方法的有效性;在含12 mm厚波纹钢的复合结构(T-12)、含75°夹角的波纹钢复合结构(A-75)和含厚70 mm波纹钢的复合结构(WH-70)三种防护方案下,墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%;预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。

关键词：波纹钢-混凝土板复合结构毁伤演化特征水下抗爆机理损伤等级预测

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复杂输水发电系统尾水明满流对过渡过程影响

水利水电科技进展 2024年

作者：周建旭刘峰宏河海大学水利水电学院

水电站尾水隧洞明满流过渡过程是一类复杂的非恒定流现象，伴随较为明显的压力振荡及其传播过程，甚至复杂的明满交替流问题，直接影响输水发电系统的动态特性和机组的调节品质。为研究明满流尾水系统的水力特性及其适用性，基于特征线... 详细信息

水电站尾水隧洞明满流过渡过程是一类复杂的非恒定流现象，伴随较为明显的压力振荡及其传播过程，甚至复杂的明满交替流问题，直接影响输水发电系统的动态特性和机组的调节品质。为研究明满流尾水系统的水力特性及其适用性，基于特征线法和明满流特征隐式格式法建立水电站输水发电系统过渡过程分析模型，比较分析明满流与有压流两类尾水系统的水力特性，进一步研究尾水系统明满流过渡过程对输水发电系统瞬态参数和机组调节品质的影响。结果表明，在尾水隧洞全有压和明满流条件下，机组调节保证计算参数控制值偏差较小，明满流尾水系统对应的尾水管进口最小内水压力相对较大；考虑明满流尾水系统，机组的调节品质优于有压流尾水系统，且无明显的高频振荡叠加现象，为明满流尾水隧洞的水力优化及其应用提供有力的支撑。

关键词：有压流明满流过渡过程特征线法特征隐式格式

基于深度学习的地震叠加速度谱自动拾取算法研究

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1223-1236页

作者：朱四新孟凡可姜彤华北水利水电大学地球科学与工程学院郑州450053

为解决人工拾取地震叠加速度谱时耗时长、效率低等问题,本文提出了一种基于深度学习的地震速度谱自动拾取算法模型VSAP(Velocity Spectrum Accurate Pickup).该算法运用卷积神经网络Faster R-CNN模型构建的多分类任务拾取目标能量团,然... 详细信息

为解决人工拾取地震叠加速度谱时耗时长、效率低等问题,本文提出了一种基于深度学习的地震速度谱自动拾取算法模型VSAP(Velocity Spectrum Accurate Pickup).该算法运用卷积神经网络Faster R-CNN模型构建的多分类任务拾取目标能量团,然后将初步拾取后的能量团坐标输入循环神经网络LSTM(Long-Short Term Memory)模型来进行目标能量团拾取时坐标的取舍和微调,最后输出模型分析和调整过的速度谱自动拾取图像.并通过实际的地震数据集拾取结果验证了该算法模型在叠加速度谱复杂信息的干扰中自动、准确拾取速度谱中能量团的能力,同时验证了该模型的准确性以及鲁棒性.经过改进,该算法模型有效地提高了速度谱拾取的效率和拾取精度.

关键词：速度谱自动拾取卷积神经网络循环神经网络

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不同有机肥对生菜生育期土壤剖面DOM分布的影响

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2683-2691页

作者：潘红卫陈惠茹史利利雷宏军王逸飞孔海康杨光华北水利水电大学水利学院河南郑州450046

施用有机肥是农作物生产过程中提质增效的有效途径,研究不同来源有机肥施加下土壤剖面溶解性有机质(DOM)的分布规律有助于优化有机肥利用及进一步了解DOM环境行为。采用二维相关光谱(2DCOS)等方法,研究施加不同来源有机肥(猪粪、鸡粪、... 详细信息

施用有机肥是农作物生产过程中提质增效的有效途径,研究不同来源有机肥施加下土壤剖面溶解性有机质(DOM)的分布规律有助于优化有机肥利用及进一步了解DOM环境行为。采用二维相关光谱(2DCOS)等方法,研究施加不同来源有机肥(猪粪、鸡粪、羊粪、牛粪和沼渣)对土壤剖面DOM分布规律的影响。结果显示:有机肥还田主要影响土壤DOM的相对含量及组分构成。施加不同来源有机肥后,土壤中DOM相对含量始终大于对照(CK)处理,其中0~10cm土层DOM相对含量影响最大,平均增加14.67g·kg-1。不同类型有机肥对增加剖面DOM有一定差异,其中鸡粪有机肥对剖面DOM增加影响最大,增加了21.42%。有机肥的施加主要提高了类酪氨酸组分(C4)的相对含量,对10~20cm土层C4相对含量的影响最大,平均增加4.12%,其中羊粪和沼渣有机肥影响最大,分别增加了7.80%、7.89%。2D-COS分析显示,不同来源有机肥施用对溶解性微生物代谢产物、类蛋白质组分(295nm、315nm)影响最大,CK、鸡粪有机肥处理主要影响的是溶解性微生物代谢产物组分,其他处理最先响应的是类蛋白质组分;不同来源有机肥施用下,腐殖化指数HIX和Fn(330)、Fn(280)均随土层深度的增加而减小,但HIX和Fn(330)、Fn(280)的变化随有机肥种类不同而有所差异,其中牛粪有机肥对HIX和Fn(330)影响最大,羊粪有机肥对Fn(280)影响最大。生物指数BIX和新鲜度指数β∶α随着土层深度增加而增加,其中沼渣的影响最显著,但荧光指数FI并无显著变化。

关键词：不同来源有机肥 DOM 土壤剖面分布三维荧光光谱平行因子分析二维相关光谱

基于声发射检测CSG材料损伤演变及裂纹识别

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建筑材料学报 2024年第6期27卷 565-572页

作者：黄虎刘赵涵邱庆明曹克磊郭利霞华北水利水电大学水利学院河南郑州450046

为了从细观角度揭示胶凝砂砾石(CSG)材料损伤演变机制和裂纹的分类演化规律,结合声发射测试技术,采用Geiger时差定位法、上升角-平均频率法和高斯混合模型,对CSG材料的裂纹类型进行识别.结果表明:CSG材料的破坏过程可分为原始裂纹闭合... 详细信息

为了从细观角度揭示胶凝砂砾石(CSG)材料损伤演变机制和裂纹的分类演化规律,结合声发射测试技术,采用Geiger时差定位法、上升角-平均频率法和高斯混合模型,对CSG材料的裂纹类型进行识别.结果表明:CSG材料的破坏过程可分为原始裂纹闭合、新生裂纹扩展、裂纹聚结和峰后破坏4个阶段;声发射事件的三维定位直观反映了裂纹萌生、扩展直至贯通的动态演化过程;通过裂纹类型识别,加载前期试件以剪切裂纹为主,后期拉伸裂纹占比增加,在临近破坏前,高水胶比时剪切裂纹与拉伸裂纹比约为2∶1,低水胶比时约为1∶1.

关键词：胶凝砂砾石材料声发射时空演化高斯混合模型裂纹类型