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透空四面体(群)尾流水力特性及应用研究

吴龙华  
【摘要】:本文在实验研究的基础上结合理论分析,利用现代流体测试技术,对透空四面体尾流水力特性及其群体效应进行了较为系统的研究,所做研究工作的创新之处和主要研究成果包括: 1、PIV(数字粒子图像测速)技术方面 ·建立了确定相关窗口大小的计算公式,使得相关窗口从粒子最大位移的四倍减小到最大位移的三倍大小;在此基础上通过缩小相关分析的搜索范围,改进相关分析的搜索路径,不仅大大减少了分析过程中的计算量,缩短分析时间,而且有效地提高了相关分析的准确性和可靠性。 ·首次提出利用多证据推理方法对错误矢量进行判别剔除,建立了剔除错误矢量的多证据推理Hopfield神经网络模型;讨论了速度梯度对矢量判别准确性的影响,并通过调整相关分析的采样间距来消除速度梯度的影响;从理论上确定了网络模型中目标神经元近邻的选取。通过系统的实验证明了这种方法的优越性。 2、透空四面体的尾流特性方面 ·揭示了四面体尾流流场特征。以0.8H_0(四面体高度)为临界,上下尾流流场的流速和紊动特征有明显差异。 ·揭示了四面体对尾流流场减速促淤作用的机理。投放四面体后,在0.8H_0范围内,尾流场减速范围长度超过3.5l_0,且Z方向流速分量的变化规律在群体效应下有利于促进泥沙的落淤。 ·研究表明方形截面四面体较圆形截面四面体减速效果要好,在实际应用时推荐使用方形截面四面体。 3、透空四面体群的水力特性及优化设计方面 ·通过因次分析,揭示了透空四面体群对水流运动的阻力特性与与四面体群的相对高度z/H之间的密切联系;发现了四面体尾流紊动特性在群体效应下的变化规律。 ·针对四面体群在工程应用存在的问题,建立了四面体(群)应用的优化设


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