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不同分析中心北斗三号姿态四元数产品比较分析及其在PPP中的应用

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：田福娟聂琳娟周晓慧湖北水利水电职业技术学院水利工程系武汉大学测绘学院

国际卫星导航服务组织（International GNSS Service，IGS）在第三次重处理中推出了卫星姿态四元数产品，该产品不仅有利于地影期间各分析中心精密产品的综合，同时也有助于提高卫星姿态异常时期精密单点定位（Precise Point Positionin... 详细信息

国际卫星导航服务组织（International GNSS Service，IGS）在第三次重处理中推出了卫星姿态四元数产品，该产品不仅有利于地影期间各分析中心精密产品的综合，同时也有助于提高卫星姿态异常时期精密单点定位（Precise Point Positioning， PPP）的可靠性。对WHU（Wuhan University）、GFZ（Geo Forschungs Zentrum）和CODE（Center for Orbit Determination in Europe）三家分析中心提供的四种北斗三号卫星导航系统（BeiDou-3 navigation satellite system，BeiDou-3）最终/快速姿态四元数产品进行了比较，分析了各个产品对不同类型的BeiDou-3卫星所采用的姿态模型的特点，并探究了不同卫星姿态对BeiDou-3动态PPP定位的影响。结果表明，在卫星太阳高度角接近0°时，不同分析中心采用了不同的BeiDou-3姿态模型，其偏航角差异可高达约120°；此外，使用各个分析中心配套的姿态四元数，地影期间动态PPP三维定位精度都得到一定的提升；其中，采用WHU快速产品的提升率较为显著，与采用名义姿态相比，使用四元数产品后动态PPP的三维定位精度可提高约18.4%。虽然采用目前公开的BeiDou-3模型姿态对PPP定位有所改善，但不同分析中心对精密产品估计时采用的卫星姿态可能会有所不同，因此，配套使用各分析中心提供的姿态四元数才能获得可靠的定位结果。

关键词：卫星姿态四元数北斗三号模型姿态精密单点定位偏航姿态

不同分析中心BDS-3姿态四元数产品比较及其在PPP中的应用

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年第10期 1891-1899页

作者：田福娟聂琳娟周晓慧湖北水利水电职业技术学院水利工程系武汉大学测绘学院

国际卫星导航服务组织在第三次重处理中推出了卫星姿态四元数产品，该产品不仅有利于地影期间各分析中心精密产品的综合，同时也有助于提高卫星姿态异常时期精密单点定位（precise point positioning, PPP）的可靠性。对武汉大学（Wuhan... 详细信息

国际卫星导航服务组织在第三次重处理中推出了卫星姿态四元数产品，该产品不仅有利于地影期间各分析中心精密产品的综合，同时也有助于提高卫星姿态异常时期精密单点定位（precise point positioning, PPP）的可靠性。对武汉大学（Wuhan University,WHU）、德国地学研究中心和欧洲定轨中心3家分析中心提供的4种北斗三号卫星导航系统（BeiDou-3 satellite navigation system,BDS-3）最终/快速姿态四元数产品进行了比较，分析了各个产品对不同类型的BDS-3卫星所采用的姿态模型的特点，并探究了不同卫星姿态对BDS-3动态PPP定位的影响。结果表明，在卫星太阳高度角接近0°时，不同分析中心采用了不同的BDS-3姿态模型，其偏航角差异可高达约120°；使用各个分析中心配套的姿态四元数，地影期间动态PPP三维定位精度都得到一定的提升，其中，采用WHU快速产品的提升率较为显著，与采用名义姿态相比，使用四元数产品后，动态PPP的三维定位精度可提高约18.4%。虽然采用目前公开的BDS-3模型姿态对PPP定位有所改善，但不同分析中心对精密产品估计时采用的卫星姿态可能会有所不同，因此，配套使用各分析中心提供的姿态四元数才能获得可靠的定位结果。

关键词：卫星姿态四元数 BDS-3模型姿态精密单点定位卫星偏航姿态

CMIP6模式对北半球春季积雪覆盖度的评估及预估

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高原气象 2024年

作者：王旭蕾孙慧郭辉萨楚拉孟凡浩罗敏内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室内蒙古师范大学地理科学学院华北水利电力大学水利学院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

积雪是对气候变化响应最敏感的自然要素之一，对地表的辐射平衡和水循环有着重要影响，全球积雪覆盖面积约为46×106km2，且98%分布在北半球，由于积雪具有独特的辐射(高表面反照率)和热(低热传导率)特性，其变化对陆地和大气之间的能... 详细信息

积雪是对气候变化响应最敏感的自然要素之一，对地表的辐射平衡和水循环有着重要影响，全球积雪覆盖面积约为46×106km2，且98%分布在北半球，由于积雪具有独特的辐射(高表面反照率)和热(低热传导率)特性，其变化对陆地和大气之间的能量平衡和水循环过程具有重要的影响，在全球变暖背景下，近几十年来北半球积雪覆盖面积减少趋势明显，尤其春季最明显，基于观测数据评估CMIP6模式数据对于积雪覆盖面积的模拟能力，应用多模式平均评估未来时期积雪覆盖度的变化情况。本文以美国国家海洋和大气管理局/美国国家气候数据中心(NOAA/NCDC)的积雪产品为参考数据，采用泰勒技巧评分、相对偏差等方法，对国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)发布的1982-2014年北半球春季积雪覆盖度(SCF)数据进行评估，并选取排名前三的模式的集合平均预估未来(2015-2099年)不同排放情景下SCF的时空变化特征。结果表明：历史时期(1982-2014年)从整体上看，积雪覆盖度呈现出高纬高，低纬低，青藏高原和亚洲东部等高海拔地区较同纬地区高的特点，北半球的积雪覆盖度呈减少趋势地区为68.37%，积雪覆盖度呈现增加趋势的区域面积占北半球总面积的31.63%，与参考数据相比，CMIP6各模式模拟北半球春季SCF在大部分地区表现为减少特征，多数CMIP6模式高估了青藏高原地区的SCF，大多模式的SCF结果呈减少趋势的地区大于参考区域，并且低估了3月、4月和5月的SCF。总体来看，各模式模拟SCF的能力存在差异，其中NorESM2-MM、CESM2、BBC-CSM2-MR、NorESM2-LM和CESM2-WACCM综合模拟能力最优，模拟能力最差的是MIROC-ES2L、MPI-ESM1-2-LR和MPI-ESM-1-2-HAM。而多模式集合平均(MME)的模拟能力在各方面都优于多数单个模式，其综合模拟能力泰勒得分与NorESM2-MM模式和CESM2-WACCM模式均为最高的0.984，在空间分布、年际变化趋势、年内变化三个方面，CMIP6各模式模拟北半球春季SCF的能力差异显著，CMIP6 MME模拟的北半球春季SCF更接近观测数据(CMIP6各模式的偏差值为-14.27%～5.96%,CMIP6 MME的偏差值为-2.3%)，相对于1982-2014年参考时段，21世纪末期(2067-2099年)北半球春季SCF在大部分地区表现为减少特征，随着排放强度的提高，SCF的减少程度愈加显著，SCF呈减少的地区也愈加扩大，在2015-2099年期间，不同排放情景下SCF的变化在2040年之前较一致，2040年之后，SSP1-2.6情景下SCF维持稳定状态，在SSP2-4.5情景下呈微弱减少趋势，在SSP5-8.5情景下则呈显著减少趋势。

关键词：积雪覆盖度北半球 CMIP6 评估预估

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导流洞双层进水口优化与传统进水口对比研究

三峡大学学报（自然科学版） 2024年第3期46卷 37-42,63页

作者：陈青生孙纪阳陈明吴彬徐津河海大学水利水电学院南京210098 中国电建华东水电勘测设计研究院杭州311122

为了研究导流洞双层进水口优化体型后的水力特性,并对其与传统进水口布置进行比较,基于某抽水蓄能电站导流洞的设计参数,采用Fluent软件中的VOF水动力模型进行了三维数值模拟.通过改变竖井宽度,即改变水平洞与竖井进口面积比、去除竖井... 详细信息

为了研究导流洞双层进水口优化体型后的水力特性,并对其与传统进水口布置进行比较,基于某抽水蓄能电站导流洞的设计参数,采用Fluent软件中的VOF水动力模型进行了三维数值模拟.通过改变竖井宽度,即改变水平洞与竖井进口面积比、去除竖井以及采用常规喇叭口进水口3种方案,对双层进水口进行了比较分析.分析重点包括相对流量、水流弗劳德数、相对压强以及水头损失系数等4个方面的特性.研究结果表明:面积比的变化对双层进水口的流量分配和流速分布产生了显著影响.相比于去除竖井的水平进水口,双层进水口在增加泄流量、降低进水口水头损失方面具有明显优势.在孔流流态下,双层进水口的泄流能力已接近单独采用喇叭口泄洪洞.结果显示,双层进水口的泄流主要以竖井下泄为主.在孔流流态时,双层进水口的泄流受下游泄洪洞断面的控制.其独特优势在于能快速对导流期的水平洞进行封堵,并在运行期间迅速进行泄放洞的改建,以便尽快进入运行状态.

关键词：水工建筑导流洞双层进水口数值模拟水力特性

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浅层地热开采中砂岩单裂隙渗流传热试验研究

高校地质学报 2024年

作者：吴洪涛王惠民郑惠峰盛金昌黄泰仁田佳丽盛丹娜河海大学水利水电学院中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司

浅层地热能的开发利用关系着“双碳”目标的顺利达成，其中目标储层岩石裂隙渗流传热特性的研究对地下水源热泵系统的成效至关重要。但以往的裂隙渗流传热研究多是考虑粗糙面、流速、围压、温度等单一因素对其传热效率的评价，并未系统... 详细信息

浅层地热能的开发利用关系着“双碳”目标的顺利达成，其中目标储层岩石裂隙渗流传热特性的研究对地下水源热泵系统的成效至关重要。但以往的裂隙渗流传热研究多是考虑粗糙面、流速、围压、温度等单一因素对其传热效率的评价，并未系统探究多级流速下浅层地热储层（围压和岩石温度）变化对渗流传热演化规律的认识及其贡献程度的对比。因此，本文基于课题组自主研发的裂隙岩石渗流传热试验系统，开展了多级流速下的砂岩单裂隙渗流传热试验，分析了单裂隙渗流传热在多级流速下的全过程演化特性，探讨了浅层地热中的敏感性参数（围压和岩石温度）对渗流传热的影响规律及其贡献程度。试验结果发现：（1）出口水温和对流换热系数随水流流速的增大，其变化趋势有明显的阶段性转折。（2）围压的增大导致裂隙开度减小，流动边界层变薄，而温度梯度的增大将引起热流密度的上升，都将导致出口水温和对流换热系数呈现上升趋势。（3）岩石温度的贡献程度明显高于围压，特别是从60℃增大至70℃时，对流换热系数有了大幅度增长。

关键词：浅层地热砂岩单裂隙多级流速对流换热系数

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微肋板表面干冰升华喷雾冷却传热数值模拟

化工学报 2024年第5期75卷 1830-1842页

作者：李怡菲董新宇王为术刘璐赵一璠华北水利水电大学能源与动力工程学院河南郑州450045 华北电力大学动力工程系河北保定071000

针对高度集成化和微型模块化高热载荷电子元器件温度控制问题,基于CFD两相求解器,采用数值实验研究了微肋板表面干冰升华喷雾冷却传热特性。结果表明微肋板表面和热源上表面的温度、传热系数、冷却热通量基本呈环形分布,越靠近中心干冰... 详细信息

针对高度集成化和微型模块化高热载荷电子元器件温度控制问题,基于CFD两相求解器,采用数值实验研究了微肋板表面干冰升华喷雾冷却传热特性。结果表明微肋板表面和热源上表面的温度、传热系数、冷却热通量基本呈环形分布,越靠近中心干冰颗粒越多,温度越低,冷却性能越高。热源上表面中心线上中心温度最低,并且其冷却热通量和传热系数呈M形分布。当喷嘴入口速度和干冰占比增大时,模拟热源表面的传热系数和冷却热通量也随之增大,而温度则整体降低。在喷嘴入口速度为20 m/s,干冰占比为40%时得到相对最优的冷却热通量170 W/cm^(2)和相对最优的传热系数12500 W(/m^(2)·K)。

关键词：喷雾相变冷却干冰升华传热数值模拟冷却性能

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滑油泵气液两相流动传热实验平台搭建与应用

实验室研究与探索 2024年第7期43卷 39-43,48页

作者：贺登辉袁佳琦叶凯杰徐世伟冯建军西安理工大学水利水电学院动力工程系西安710048

设计并搭建一套用于滑油泵气液两相流动传热及空化性能测试的实验平台。该平台以旋板式滑油泵为实验对象,进行了滑油夹带气入口条件下旋板泵的气液两相流动特性实验,获得了旋板泵吸排油流量、泵出口压力时频特性、泵振动加速度时频特性... 详细信息

设计并搭建一套用于滑油泵气液两相流动传热及空化性能测试的实验平台。该平台以旋板式滑油泵为实验对象,进行了滑油夹带气入口条件下旋板泵的气液两相流动特性实验,获得了旋板泵吸排油流量、泵出口压力时频特性、泵振动加速度时频特性、以及入口流型对旋板泵吸排油性能影响规律。结果表明,所搭建的实验平台能够完全满足滑油泵气液两相流动传热特性实验。同时也可开展能源动力类研究生教学实验。

关键词：滑油系统滑油泵气液两相流空化实验平台

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基于单目视觉的无水尺水位测量方法

仪器仪表学报 2024年

作者：刘子奇李丹勋朱德军曹列凯清华大学水利水电工程系清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室华北电力大学水利与水电工程学院

水位是水文监测的关键要素，其精准测量对洪涝灾害防御和水量计量具有重要的意义。随着智慧水利建设和视频设备的大规模部署，基于图像处理的水位识别方法发展迅速，是目前水利量测领域的前沿方向。本文提出了一种基于单目视觉的无水尺... 详细信息

水位是水文监测的关键要素，其精准测量对洪涝灾害防御和水量计量具有重要的意义。随着智慧水利建设和视频设备的大规模部署，基于图像处理的水位识别方法发展迅速，是目前水利量测领域的前沿方向。本文提出了一种基于单目视觉的无水尺水位测量方法。该方法采用深度学习构建水面分割模型，自动从水岸图像中提取水位线；再根据相机标定得到的空间映射关系，结合断面约束，计算水位线像素坐标对应的三维空间坐标，进而处理得到水位值。该方法应用于室内河工模型水槽实验，水面分割准确，水位线平均错误分割像素个数为0.825，计算水位值的平均绝对误差约为1.5 mm，均方根误差约为1.9 mm。实验结果表明该方法准确测量了水位的变化过程。

关键词：水位测量单目视觉水位线提取深度学习相机标定

多频Galileo精密单点定位瞬时模糊度固定性能评估

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测绘地理信息 2024年第2期49卷 13-17页

作者：田福娟聂琳娟周晓慧湖北水利水电职业技术学院水利工程系湖北武汉430070 武汉大学测绘学院湖北武汉430079

随着Galileo卫星系统的全面建成,多频Galileo观测值提供了更低噪声和更长波长的观测值组合,从而为Galileo瞬时精密单点定位(precise point positioning,PPP)模糊度固定(ambiguity resolution,AR)提供良好的条件。从三频无电离层组合观... 详细信息

随着Galileo卫星系统的全面建成,多频Galileo观测值提供了更低噪声和更长波长的观测值组合,从而为Galileo瞬时精密单点定位(precise point positioning,PPP)模糊度固定(ambiguity resolution,AR)提供良好的条件。从三频无电离层组合观测模型出发,重点分析了Galileo各个频点观测值组合的噪声放大因子,并基于15个MGEX(multi-GNSS experiment)测站10天的观测数据评估了不同频率组合的Galileo瞬时PPP-AR定位精度。结果表明:在位置精度衰减因子(position dilution of precision,PDOP)较差时(PDOP=2.3),采用Galileo E1/E5a/E6频率的瞬时PPP-AR在东、北和天方向的均方根(root mean square,RMS)分别为0.16m、0.19m和0.45m,与GalileoE1/E5a/E5b瞬时PPP-AR定位解相比,在3个方向分别提高了约40%、38%和32%。以上结果表明,采用GalileoE1/E5a/E6组合对瞬时PPP-AR的定位精度有较大提升,因此当用户的全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)接收机能接收到Galileo E1/E5a/E6频点时,建议采用这三组频点进行定位。

关键词：精密单点定位 Galileo导航系统单历元瞬时模糊度固定宽巷模糊度固定