０引言 交通繁忙拥塞是现代各大都市市政难以解决的棘手问题，而公路、铁路隧道和过江隧道可缩短旅程，直接快捷，可解燃眉之急。 目前，武汉市正动工兴建第一条长江过江隧道—— —武汉长江隧道。该隧道全长３６０９ｍ，横断面为３孔１管廊，其中公路孔２孔（双向四车道），净高４．５ｍ，净宽１０ｍ，设计通 行车速为５０ｋｍ／ｈ，通行能力达６０．０５ 万辆／ｄ；地铁孔１孔（双向二车道）； 工期４５个月，预计于２００８年建成。 届时，从武昌到汉口的行程约可缩短 至７ｍｉｎ。筹建的隧道位于长江大桥 与长江二桥（６．８ｋｍ）之间，距汉江汇 入长江口下游约２ｋｍ（见图１）。月亮 湾附近的“线路１”、“线路２”及“线路 ３”３个比较方案，因各方案线路最大 间距小于２００ｍ，故动床模型试验重 点研究“线路２”方案。 影响水下工程的因素复杂，特别 是对水文水力的影响尤为重要，故在 规划设计之前需要进行水工模型试 验，就建隧道前后的河势、河床冲淤 变化、隧址断面的可能最低冲刷高程 及深泓摆幅等问题进行深入研究，确 武汉长江第一越江隧道工程动床模型 试验研究 汪明娜１，汪达２ １．水利部长江水利委员会长江科学院，武汉４３００１０ ２．水利部长江水利委员会长江水资源保护科学研究所，武汉４３００５１ ［摘要］长江对武汉市三大市区的交通影响很大，城市发展，过江交通日益拥塞。为解决这一问题，长江第一隧道现正设计、施工。在隧道工程定床河工模型试验的基础上又进行了动床模型试验，目的是研究隧道对河势、河床冲淤、洲滩变迁、流速分布、主流摆幅等的变化影响，以及隧道断面处的冲刷深度，为隧道工程安全和设计决策提供科学依据。 ［关键词］动床模型试验；隧道；河床断面；越江隧道 ［中图分类号］ＴＶ５５４，Ｕ４５１＋．５［文献标识码］Ａ［文章编号］１０００－７８５７（２００７）０２－００５０－０４ ＳｔｕｄｙｏｎＭｏｖａｂｌｅ－ｂｅｄＭｏｄｅｌＴｅｓｔｆｏｒｔｈｅＦｉｒｓｔＴｕｎｎｅｌＤｒｉｌｌｉｎｇＰｒｏｊｅｃｔＵｎｄｅｒｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｉｎＷｕｈａｎ ＷＡＮＧＭｉｎｇｎａ１，ＷＡＮＧＤａ２ １．ＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈａｎｇｊｉａｎｇＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ４３００１０，Ｃｈｉｎａ ２．ＣｈａｎｇｊｉａｎｇＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈａｎｇｊｉａｎｇＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ４３００５１，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｆｉｒｓｔｔｕｎｎｅｌｄｒｉｌｌｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｕｎｄｅｒｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｉｓｂｅｉｎｇｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｏｎＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｉｎＷｕｈａｎ．Ｔｈｅｍｏｖａｂｌｅ－ｂｅｄｍｏｄｅｌｔｅｓｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｉｖｅｒｒｅｇｉｍｅｓ，ｓｃｏｕｒ－ａｃｃｒｅｔｉｏｎｓｏｆｒｉｖｅｒｂｅｄ，ｆｌｕｖｉａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ，ｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｓａｎｄｅｒｏｓｉｏｎｓｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ．Ｒｅｌｉａｂｌｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ，ａｎｄａｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｂａｓｉｓｆｏｒｔｕｎｎｅｌｄｅｓｉｇｎｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄ． ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｍｏｖａｂｌｅ－ｂｅｄｍｏｄｅｌｔｅｓｔ；ｔｕｎｎｅｌ；ｒｉｖｅｒｂｅｄｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ；ｕｎｄｅｒｒｉｖｅｒｓｔｕｎｎｅｌｄｒｉｌｌｉｎｇ ＣＬＣＮｕｍｂｅｒｓ：ＴＶ５５４，Ｕ４５１＋．５ＤｏｃｕｍｅｎｔＣｏｄｅ：ＡＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１０００－７８５７（２００７）０１－００５０－０４ 收稿日期：２００６－１１－０８ 作者简介：汪明娜，女，武汉市后九万方长江科学院河流研究所，高级工程师，主要研究方向为河流泥沙和环境保护； Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｍｎ２１４＠ｑｑ．ｃｏｍ
组主要气化工艺及种典型气化炉图文详解 中国耐火材料网 一、气化简介 气化是指含碳固体或液体物质向主要成分为和的气体的转换。所产生的气体可用作燃料或作为生产诸如或甲醇类产品的化学原料。 气化的限定化学特性是使给料部分氧化；在燃烧中，给料完全氧化，而在热解中，给料在缺少的情况下经过热降解。 气化的氧化剂是或空气和，一般为蒸汽。蒸汽有助于作为一种温度调节剂作用；因为蒸汽与给料中的碳的反应是吸热反应（即吸收热）。空气或纯的选择依几个因素而定，如给料的反应性、所产生的气体用途和气化炉的类型。 气化最初的主要应用是将煤转化成燃料气，用于民用照明和供暖。虽然在中国（及东欧）气化仍有上述用途，但在大多数地区，由于可利用天然气，这种应用已逐渐消亡。最近几十年中，气化主要用于石化工业，将各种碳氢化合物流转换成"合成气"，如为制造甲醇，为生产提供或为石油流氢化脱硫或氢化裂解提供。另外，气化更为专门的用途还包括煤转换为合成汽车燃料（在南非应用）和生产代用天然气（）（至今未有商业化应用，但在年代末和年代初已受到重视）。 二、气化工艺的种类 有多种不同的气化工艺。这些工艺在某些方面差别很大，例如，技术设计、规模、参考经验和燃料处理。最实用的分类方法是按流动方式分，即按燃料和氧化剂经气化炉的流动方式分类。 正像传统固体燃料锅炉可以划分成三种基本类型（称为粉煤燃烧、流化床和层燃），气化炉分为三组：气流床、流化床和移动床（有时被误称为固动床）。流化床气化炉完全类似于流化床燃烧器；气流床气化炉的原理与粉煤燃烧类似，而移动床气化炉与层燃类似。每种类型的特性比较见表。
* 如果在气化炉容器内有淬冷段，则温度将较低。 .气流床气化炉 在一台气流床气化炉内，粉煤或雾化油流与氧化剂（典型的氧化剂是氧）一起汇流。气流床气化炉的主要特性是其温度非常高，且均匀（一般高于℃），气化炉内的燃料滞留时间非常短。由于这一原因，给进气化炉的固体必须被细分并均化，就是说气流床气化炉不适于用生物质或废物等类原料，这类原料不易粉化。气流床气化炉内的高温使煤中的灰溶解，并作为熔渣排出。气流床气化炉也适于气化液体，如今这种气化炉主要在炼油厂应用，气化石油原料。 现在，运营中的或在建的几乎所有煤气化发电厂和所有油气化发电厂都已选择气流床气化炉。气流床气化炉包括德士古气化炉、两种类型的谢尔气化炉（一种是以煤为原料，另一种以石油为原料）、气化炉和气化炉。其中，德士古气化炉和谢尔油气化炉在全世界已有部以上在运转。 .流化床气化炉 在一个流化床内，固体（如煤、灰）悬浮在一般向上流动的气流中。在流化床气化炉内，气体流包含氧化介质（一般是空气而非）。流化床气化炉的重要特点（像流化床燃烧器一样）是不能让燃料灰过热，以至熔化粘接在一起。假如燃料颗粒粘在一起，则流化床的流态化作用将停滞。空气作为氧化剂的作用是保持温度低于℃。这表示流化床气化炉最适合用比较易反应的燃料，如生物质燃料。 流化床气化炉的优点包括能接受宽范围的固体供料，包括家庭垃圾（经预先适当处理的）和生物质，如木柴，灰份非常高的煤也是受欢迎的供料，尤其是那些灰熔点高的煤，因为其他类型的气化炉（气流床和移动床）在熔化灰形成熔渣中损失大量能。 流化床气化炉包括高温温克勒（），该气化炉由英国煤炭公司开发，目前由能源有限公司（）销售，作为吹空气气化联合循环发电（）的一部分。在运转的大型流化床气化炉相对较少。流化床气化炉不适用液体供料。 .移动床气化炉 在移动动床气化炉里，氧化剂（蒸汽和）被吹入气化炉的底部。产生的粗燃料气通过固体燃料床向上移动，随着床底部的供料消耗，固体原料逐渐下移。因此移动床的限定特性是逆向流动。在粗燃料气流经床层时，被进来的给料冷却，而给料被干燥和脱去挥发分。因此在气化炉内上下温度显着不同，底部温度为℃或更高，顶部温度大约℃。燃料在气化过程中脱除挥发分意味着输出的燃料气含有大量煤焦油成分和甲烷。故粗燃料气在出口处用水洗来除去焦油。其结果是，燃料气不需要在合成气冷却器中来高温冷却，假如燃料气来自气流反应器，它就需冷却。移动床气化炉为气化煤而设计，但它也能接受其他固体燃料，比如废物。
固定床反应器的数学模型 1、概述 凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器，其中尤以用气态的反应物料通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气-固相催化反应器占最主要的地位。如炼油工业中的催化重整，异构化，基本化学工业中的氨合成、天然气转化，石油化工中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氢制苯乙烯等等。此外还有不少非催化的气-固相反应，如水煤气的生产，氮与电石反应生成石灰氮(CaCN2)以及许多矿物的焙烧等，也都采用固定床反应器。固定床反应器之所以成为气固催化反应器的主要形式，是由于具有床内的流体轴向流动可看作为平推流，在完成同样的生产任务时，所需的催化剂用量(或反应器体积)最小；床内流体的停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，因而有利于提高化学反应的转化率和选择性；床内催化剂不易磨损，可以在高温高压下操作等优点，但固定床中传热较差，对于热效应大的反应过程，传热与控温问题就成为固定床技术中的难点和关键，为解决这一问题而提出了多种形式的床层结构。 2、固定床反应器的结构形式 固定床反应器类型很多．按换热方式不同可分为：绝热式反应器和换热式反应器。 2.1绝热式反应器 在反应器中的反应区(催化剂层)不与外界换热的称为绝热式反应器。一般来说，反应热效应小；调节进A反应器的物料温度，就可使反应温度不致超出反应允许的温度范围的反应过程等可采用绝热式反应器。绝热式反应器具有结构简单，反应空间利用率高，造价便宜等优点。图1是绝热床反应器的示意图。 如果反应热效应较大，为了减小反应区内轴间温度分布不均，可将绝热反应器改成多段绝热式反应器，在各段之间进行加热或冷却，它可使各段反应区接近适宜温度。图2是多段绝热床反应器的示意图。 总之，不论是吸热或放热的反应，绝热床的应用相当广泛。特别对大型的，高温的或高压的反应器，希望结构简单，同样大小的装置内能容纳尽可能多的催化剂以增加生产能力(少加换热空间)，而绝热床正好能符合这种要求。不过绝热床的温度变化总是比较大的，而温度对反应结果的影响也是举足轻重的，因此如何取舍，要综合分析并根据实际情况来决定。此外还应注意到绝热床的高／径比
综合实验 [学习目的] 1．学习对数学知识的综合运用； 2．学习数学建模——数学应用的全过程； 3．培养实际应用所需要的双向翻译能力。 工科数学而言，学习数学的最终目的应落实在数学的实际应用上，尽管数学也应将训练学生的抽象思维能力为目的，但这也许作为课堂教学的重要内容更为实际可行些，数学实验应注重学生对数学的应用能力——数学建模能力的培养、注意科学研究方法上的培养。 §15.1水箱水流量问题 [学习目标] 1.能表述水箱水流量问题的分析过程； 2.能表述模型的建立方法； 3.会利用曲线拟合计算水箱的水流量； 4.会利用Mathematica进行数据拟合、作图和进行误差估计。
5．水箱的流水速度可用光滑曲线来近似； 6．当水箱的水容量达到×103g时，开始泵水；达到×103g时，便停止泵水。 二、问题分析与建立模型 1.引入如下记号：
1．算法： 第1步输入数据{x i，y i}； 第2步进行拟合； 第3步作出散点图； 第4步作出拟合函数图； 第5步进行误差估算。 2．实现 在算法步2中使用Fit[ ]函数，步3、步4使用Plot[ ]，步5选用Integrate[ ]函数。3．误差估计：
来进行检验。 第一段： 对应于t始=（h），t末=（h） 水量分别为v始=514800（G），v末=677600（G） （1）任意时刻从水箱中流出的水速都可通过该模型计算出来； （2）可推测几天的流速； （3）可以将该建模过程推广到用电及用气的估算上。 2．缺点：
（1）如能知道水泵的抽水速度，就能更准确地估算水泵灌水期间水的流速；（2）通过考虑体积测量的差异建模，该作法包含着某种不准确性。 源程序： L={{，}，{，}，{，}，{，}， {，}，{，}，{，}，{，}， {，}，{，}，{，}，{，}， {，}，{，}，{，}，{，}， {，}，{，}，{，}，{，}， {，}} fx=Fit[L，{1，x^3，x^5，Sin[]，Cos[]}，x] graph1=ListPlot[L，DisplayFunction→Identity] graph2=ListPlot[fx，{x，，}，DisplayFunction→Identity]； Show[graph1，graph2，DisplayFunction→$DisplayFunction， PlotRange→All] 图15-2 水箱水流量拟合图 v1=677600-514800； t2=； m1=v1/t1； v2=677600-514800； t1=； m2=v2/t2； p1=m1+Integrate[fx，{x，，}]/t1 p2=m2+Integrate[fx，{x，，}]/t2 %=（p1-p2）p2 运行结果为：
黄河河口海岸二维非恒定水流泥沙数学模型 曹文洪，何少苓，方春明 (中国水利水电科学研究院泥沙研究所) 摘要：针对黄河河口海岸岸线变化剧烈和含沙量变幅大的特点，开发和建立了适合黄河河口海岸应用的平面二维动边界非恒定水流泥沙数学模型。验证表明，本模型可以较好地模拟黄河河口海岸泥沙输移和冲淤变化，为研究和解决多沙河口海岸的泥沙问题提供技术手段。 关键词：黄河口；挟沙能力；窄缝法；非恒定流；数学模型 收稿日期：2000-01-06 基金项目：国家重点基础研究发展规划项目(G1*******)资助 作者简介：曹文洪(1963-)，男，(满族)，黑龙江省人，中国水利水电科学研究院教授级高工，博士。 自本世纪七十年代以来，由于计算机技术的迅猛发展，国内外相继出现了众多的河口海岸泥沙数学模型[1-7]，有力地促进了河口海岸的泥沙研究的发展。然而，已有的河口海岸数学模型大多是模拟含沙量较低的河口海岸的泥沙运动，而能够模拟多沙和岸线延伸剧烈的河口海岸泥沙数学模型还极为少见。近年来，已有个别学者尝试用泥沙数学模型模拟黄河河口海岸的泥沙运动，如张世奇开发了一套黄河口平面二维泥沙冲淤数学模型，得到了较好的效果[18～20]。为了全面系统地反映黄河三角洲海陆动态交互影响机理和泥沙运动与湿地演替关系，本文开发和建立了径流、潮流和波浪作用下的黄河河口海岸平面二维动边界非恒定流非均匀沙不平衡输沙数学模型。 1 模型结构 1.1 水流运动基本方程 (1) (2) (3) 为谢才式中：U、V分别为潮流速在x及y方向的垂线平均值分量；Z为潮位；C f 系数；F为柯氏系数，F=2ωsinφ，式中ω为自转角速度，φ为地理纬度；h为水深；Z 为海底起始高程。 b
动床模型泥沙运动相似问题 乐培九 (交通部天津水运工程科学研究所,天津300456) 摘 要:根据阻力相似要求,导出泥沙运动相似比尺,如床沙起动粒径比尺,悬沙粒径比尺,推移质输沙率比尺和悬移质含沙量比尺等。使得用起动流速和起动拖曳力来演绎的上述比尺异途同归,得到统一。指出阻力相似是泥沙运动相似的必要条件,动床模型因加减糙困难,阻力相似与弗氏数相似一般难以同时满足,弗氏数相似适当偏离是不可避免的。关键词:泥沙模型;阻力相似;粒径比尺;模型变率 中图分类号:TV142 文献标识码:A 文章编号:1005-8443(2005)01-0001-05 收稿日期:2004-09-10 作者简介:乐培九(1937-),男,安徽省无为县人,研究员,1962年毕业于武汉水电学院,主要从事港航泥沙研究。 泥沙运动相似是以水流运动相似为前提。水流运动相似有两个基本条件:一是惯性力重力比相似条件,简称弗氏数相似;另一是惯性力阻力比相似条件,简称阻力相似。由这两个条件所得的流速比尺常常不能统一,定床模型可通过加、减糙使其统一;动床模型由于模型砂粒径受泥沙运动相似条件制约,一旦确定,阻力大小也就随之确定,减糙不可能,加糙不仅影响河底紊动结构,而且还影响床沙可动数量,使推移质和悬移质运动都不能与原型相似,因此,动床模型不宜加糙。 阻力偏离,使模型流速增大或减小,相应同流量水深会减小或增大,同时弗氏数相似也发生偏离。通过调节流量比尺,增、减模型流量,不仅可以满足阻力相似要求,而且也可使弗氏数相似偏离程度减弱。 水流阻力反映水流对河床作用力的大小,决定着泥沙运动的强度,保证泥沙运动相似阻力相似应是主要的,决定性的,理应遵守。前人根据弗氏数相似原则,得到的起动流速相似条件和其他一些泥沙运动相似条件,通常偏离阻力相似,与起动拖曳力相似条件所得结果不一致。笔者在文献[1],[2]和[3]中虽已注意到这个问题,引入了阻力相似概念,但在公式演绎过程中仍然没有摆脱弗氏数相似条件的影响,这里亦代作更正。 1 床沙起动相似 床沙起动相似比尺是泥沙运动基本比尺,决定着推移质输沙率比尺,乃至推移质运动河床变形时间比尺;也决定着悬移质供沙条件、挟沙条件,乃至悬移质和推移质及床沙交换条件。 起动相似要求起动流速或起动拖曳力比尺和水流流速或水流剪力比尺相等,即 K U c =K U (1)K S c =K S (2) 式中:U c 和S c 为床沙起动流速和起动拖曳力;U 和S 为水流平均流速和剪力;K 为比尺的符号。211 以阻力相似为条件 阻力相似条件可由曼宁公式给出,即 K U =1K n K 2/3h K 1/2J (3) 式中:n 为曼宁系数;h 为水深;J 为比降。 对于平整床面
气化工艺 一、煤气化的基本原理 1、气化过程一般包括干燥、热解、气化及燃烧4个阶段 煤气化过程中的基本化学反应 序号反应方程式⊿H(298K,0.1MPa)/kJ.mol-1备注 1 C+O2=CO2-393.5 碳完全燃烧 2 C+1/2O2=CO -110.5 碳不完全燃烧 3 C+H2O=CO+H2131.3 水蒸气气化 4 C+CO2=2CO 172. 5 Boudouard反应 5 C+2H2=CH4-74.4 碳加氢气化 6 H2+1/2O2=H2O -241.8 氢气燃烧 7 CO+1/2O2=CO2-283 一氧化碳燃烧 8 CO+H2O=CO2+H2-41.2 水煤气变换 9 CO+3H2=CH4+H2O -205.7 甲烷化反应 10 CHxOy=(1-y)C+yCO+x/2H217 煤热解 11 CHxOy=(1-y-x/8)C+yCO+x/4H2+x/8CH48 煤热解 此外，煤中的氮和硫也会与气化剂中的氧气和水蒸气以及反应产物之间发生一些化学反应 序号反应方程式序号反应方程式 1 S+O2=SO 2 6 CO+S=COS 2 SO2+3H2=H2S+2H2O 7 N2+3H2=2NH3 3 SO2+2CO=S+2CO28 2N2+2H2O+4CO=4HCN+3O2 4 SO2+2H2S=3S+2H2O 9 N2+xO2=2NOx 5 C+2S=CS2 重点的几个主要气化反应 1）碳与水蒸气的反应 高温下，碳与水蒸气的反应（即水蒸气气化反应主要为： C+H2O=CO+H2—Q1 (1) C+2H2O=CO2+H2—Q2 (2) 这两个反应都是强吸热反应。提高温度有利于（1）的反应，有利于提高CO的含量和降低CO2的含量。 2）碳与二氧化碳的反应 碳与二氧化碳的反应（即二氧化碳的还原反应）也是强的吸热反应，反应所需吸收的热量更多，表明温度的影响更为强烈 C+CO2=2CO —Q.3 3）碳的加氢反应 碳加氢直接合成甲烷（即加氢气化反应）实枪的放热反应。甲烷的平衡含量随温度的升高而降低。 C+2H2=CH4 +Q4 4）甲烷化反应 CO+3H2=CH4+H2O CO2+4H2=CH4+2H2O
自动化车床管理模型 摘要 本文研究的是自动化车床管理中定期检查和预防性保全刀具问题。在现代技术下， 被动地等待故障发生，然后投入较高资金处理出现的问题，这种传统的处理方法已经不符合工业生产和现代社会的发展要求。为解决此问题，我们共建立两个模型，使自动化车床管理方略更科学、更合理。 对于问题一：我们通过一定的数学方法，巧妙地建立了生产每一个零件的平均损失费用L （包括预防保全费用1L , 检查费用2L , 和故障造成的不合格品损失和修复费用 3 L ，即123L L L L =++）关于刀具定期更换间隔a 的单变量函数关系，并利用MATLAB 等数学计算工具和多种方法，对a 进行逐个赋值，最终得到：当342a =件时，L 取得最小值min 5.297L =元，再根据a 与固定检查间隔n 之间的函数关系得到： 16n =件。 对于问题二：此问中效益函数计算的费用与第一问相比，增加了错误判断带来的损失费用，我们将因误判带来的费用考虑到生产每一个零件的平均损失费用L 中，用与第一问类似的模型求解，得到当299a =件时，L 取得最小值min 7.381L =元，对应 固定检查间隔18n =件。 对于问题三：保持问题二的情况，我们建立新的模型，并采取连续检查多个零件（最多3次）的方法，降低误判率，从而达到减少每个零件的平均管理费用，使模型更优化。最终得到在工序发生故障时误判率为0.208，比检查一次的误判率0.4减少0.192，误判率减小了50%；在工序正常时误判率为0.000792，比检查一次的误判率0.02减少0.019208，误判率降低了96.04%，从而使模型得到优化。 关键词：自动化车床管理 效益函数 正态分布 误判率 1.问题重述
水文及水力学数学模型 摘要：在二维水流数学模型的基础上，研究开发了将模型区内的陆面区和水面区的产汇流与模型区入流洪水演进有机结合的水文水力学模型。该模型采用全区水域智能自动跟踪识别技术，解决了模型区内交替出现的陆域与水域的区分问题顺此基础上考虑了模型区内水面区与陆面区的产、汇流特征，提出了处理模型区产汇流问题一种行之有效的方法，提高了模拟计算的精度。通过对南水北调中线总干渠左岸区域洪水的数值模拟，结果表明，计算值与实测调查值吻合较好，具有较高的计算精度。 关键词：产流；汇流；洪水；水文水力学模型 二维水流数学模型在水利水电工程的规划、设计及管理中，作为复演、再现和预测洪水传播和洪水演进的历史、现状和将来是目前极为重要的技术手段。但是以往的二维水流数学模型仅考虑了洪水演进，模拟计算时不但将目标位置的洪水过程直接移至模型上边界作为模型的入流，人为把模型区内降雨所产生的洪水提到了模型区以上，使目标位置的洪水过程发生了变化，更重要的是它忽略了模型区的产流和汇流因素。对于平原区的洪水演进，特别是模型区相对于整个流域面积比重较大且有频繁交替的陆面区和水面区时，模拟计算的结果就很难反映客观实际。在南水北调中线总干渠左岸防洪水位课题研究中，研究开发了将模型区域的产汇流与河沟洪水演进有机结合的水文、水力学模型。 1区域工程情况 南水北调中线工程属于特大型长距离调水工程，途径河北省太行山前的平原区，各交叉河道的防洪水位不仅是建筑物设计的依据，也是总干渠左岸堤顶防洪设计的依据。在南水北调交叉河流中，部分小型河沟发育较差，遇大洪水就漫溢出槽，呈坡面流状态，有时数条河流串在一起，洪水期河流的界限不清，各河水流相互影响，形成典型的洪水串流区，特别是南水北调总干渠建成后，总干渠对左岸的坡面流形成阻挡作用，使左岸洪水的淹没范围和水深有所增加，进一步加剧了该区河流洪水的串流情势。在这种情况下一维水流数学模型很难满足设计需要，而必须借助于二维水流数学模型。 南水北调总干渠通过地区局部串流的区域较多，区域内多为流域面积相对较小的中、小河沟。因此，各河沟模型区的面积占总汇流面积的比重相对较大。表1为牛尾河片串流区各河沟总干渠以上流域特征值及模型区面积的基本情况。 从表1中可以看出，6条河沟中有4条河沟模型区面积所占总面积的比重大于50％。会宁西沟整个汇流面积都在模型区内。这种情况下如果忽略模型区的产、汇流问题，不但不能真实地反映流场的流势、流态，也将给计算结果带来很大的误差。为此，对模型区各河沟产、汇流规律进行了系统分析，在二维水流数学模型的基础上，分析研究了模型区的产、汇流问题，建立了串流区水文、水力学模型。现以南水北调总干渠左岸牛尾河片串流区为例，将模型区和水文、水力学模型结构以及模型区产、汇流处理方法等介绍如下。 2水文与水力学数学模型 2.1模型的结构 在总体框架结构上，水文、水力学模型是以平面二维水动力学模型为基础，将计算区域上边界以上产生的洪水过程与区间的产、汇流过程，分别按上开边界条件和面源，以沿程旁侧入汇形式结合起来融入二维水动力学模型。通过计算区域内 水域 动边界的自动跟踪、调整、合理分配，解决各子区间内的产、汇流问题，并通过适宜的穿渠建筑物泄流曲线 或泄流公式 控制中边界过水问题。全面、准确地模拟计算区域内在不同标准、不同工程规模情况下洪水的纵、横向传播及串流状况。 2.2区域产汇流模型
气化工艺 ● 水煤浆加压气化 ①GE水煤浆加压气化工艺 GE水煤浆加压气化法为目前世界上先进的气化技术之一，属气流床加压气化法。其特点是该工艺对煤的适应范围较宽，可利用粉煤，单台气化炉生产能力较大，气化操作温度高，液态排渣，碳转化率高，煤气质量好，甲烷含量低，不产生焦油、萘、酚等污染物。排出粗灰渣可以用做水泥的原料和建筑材料。三废处理简单，易于达到环境保护的要求。生产控制水平高，易于实现过程自动化及计算机控制。 A. 加压水煤浆气化的优点 a）煤种适应性广 年轻烟煤，粉煤皆可作原料，灰熔点要求不超过1350℃，煤可磨性和成浆性好，制得煤浆浓度要高于60%（wt）为宜。 b）气化压力范围大 从2.5~8.0MPa（G）皆有工业化装置，以4.0MPa（G）和6.5MPa（G）较为普遍，气化压力高可节省合成气压缩功。 c）气化炉热量利用 有激冷工艺制得含蒸汽量高的合成气如用于生产合成氨、甲醇、制氢等，在变换工序不需再外加蒸汽，也可采用废锅流程回收热量副产高压蒸汽，但废锅设备价格较高，可择优选用。 d）气化炉内无传动装置，结构比较简单。 e）单位体积产气量大，一台直径3200mm，6.5MPa气化炉产生气体，可日产甲醇1500吨。 f）有效气成分高，CO+H2≥80%（v%），排渣无污染，污水污染小易处理。因高温气化，气体中含甲烷很低（CH4≤0.1%），无焦油，气化炉排渣无污染可用作铺路路渣，污水含氰化物少易处理。 g）产品气一氧化碳和氢含量高是碳一化学最好合成原料气，可用来生产合成氨，甲醇，制氢，羟基合成原料气，用途广泛。 h）碳转化率高最高可达98%。 B. 水煤浆气化对煤质要求 a）GE水煤浆气化对煤质适应性较广。除褐煤、泥煤及热值低于22940kJ/kg ，灰熔点高于1350℃的煤不太适用外，其他粘结性煤，含灰量较高的煤，石油焦，烟煤均可作原料。 b）煤中灰含量对消耗指标的影响，煤中的灰含量增加会增加氧气的消耗，同时也增加每m3（标）（CO+H2）气体的煤消耗量，一般煤中灰含量从20%（
基金项目中国博士后科学基金 作者简介 男 天津市人研究员 博士主要从事海岸河口水动力与泥沙的数值模拟研究 温州浅滩围涂促淤工程泥沙数值模拟研究 李孟国 天津 摘要 建立了波浪潮流泥沙数学模型通过多个 促淤方案的淤积效果模拟计算推荐了最佳促淤方案推荐的最佳促淤方案与定床浑水淤积物理模型试验推 荐的方案一致 关键词促淤泥沙温州浅滩数值模拟 前言 温州浅 灵昆岛小霓屿图瓯江口附近地形示意图 温州浅滩围涂造陆面积达
潮流输沙 在目前的考虑波浪潮流共同作用的泥沙数学模型中波流挟沙力来考虑 该类泥沙模型涉及四场本 基于现 数学模型的建立 波浪场数学模型 基于缓坡方程和线性波动叠加原理导出的多向不规则波联合折绕射基本方程为 式中及方向间隔 波浪计算域的西边界至 考虑波浪作用的潮流场数学模型 基本方程 连续方程 动量方程
为直角坐标系坐标分别为方向的流速分量 方向的水平涡动粘性系数为相对平面的水面起伏为静 分别为波流底摩擦应力在 数值方法 即可得到显式差分方程 模型西边界至梅岙东边界至计算 对模型进行了实测的大中小三个潮过程的验 关于潮流验证情况参见文献 模型的开边界采用实测潮位控制梅岙和楠溪江边界分别采用号和号测站的实测潮位资 计算时间步长为 图潮流泥沙计算域及水文测站位置图计算网格图 悬沙场数学模型 式中分别为为泥沙沉降 几率根据瓯江口现场 实测资料得出的瓯江口海区波流挟沙力公式为 式中为波浪水质点在床面的最大
用基于不规则三角形网格的有限差分方法进行显式离散 迎风 悬沙场计算范围与网格同于潮流数学模型进行了实测的 图和图 分别 给出了其中 图大潮含沙量验证曲线图小潮含沙量验证曲线 底床冲淤场数学模型 悬沙造成的底床冲淤场基本方程 式中 为 底沙造成的底床冲淤场基本方程 图断面冲淤验证
2001年10月 水 利 学 报SH UI LI X UE BAO 第10期 收稿日期:2000208230 基金项目:国家自然科学基金及水利部联合资助重大项目(59890200). 作者简介:张修忠(1972-),男,山东临沂人,博士生. 文章编号:055929350(2001)1020082206河道及河口一维及二维嵌套泥沙数学模型 张修忠1,王光谦1 (11清华大学水沙科学教育部重点实验室,北京 100084) 摘要:建立了一种河道及河口一、二维嵌套的泥沙数学模型,对基本的控制方程、方程的离散和求解方法、嵌套连接条件以及非均匀沙的处理等问题进行了研究.以非恒定非均匀不平衡输沙理论作为本文建模的基础,为方便处理二维计算域的不规则边界,采用有限元数值离散格式.验证算例对河道做一维简化,对口外海域做二维处理,通过交界面的水位、流量和含沙量等的传递,在每一迭代步内进行耦合计算.数值模拟结果与实测资料吻合较好,且计算省时,表明本文建立的嵌套模型是一种解决某些实际工程问题的可靠的和高效的工具.关键词:河口;泥沙输运;嵌套连接;有限元离散 中图号:T V149 文献标识码:A 泥沙数学模型作为研究和解决河流、水库和近海等水域的水流运动和泥沙冲淤问题的有效工具,已得到了较为普遍的应用.一维模型计算省时,可快速方便地进行长河段、长时期的洪水和河床演变预报,但无法给出各物理量在平面范围的分布,因而在模拟河床细部变形、河口和港湾等水域的流动和冲淤问题时,显得无能为力.水深积分的二维模型克服了一维模型的缺陷,但因计算量剧增,模拟长河段、长系列、平面大范围的水流运动和河床演变问题时很不经济,即使是短时期问题也不易做到实时预报.因此,将一维和平面二维模型嵌套连接,发挥其各自的优势,对于解决许多生产问题是必要的和有意义的.文献[1]在这方面做了比较细致的研究工作,文献[2]应用一、二维嵌套技术成功的模拟了黄河口的演变. 1 水流泥沙数学模型及其求解方法 111 河道一维非恒定流水沙方程 河道水流运动的圣维南方程: 5A 5t +5Q 5x =0(1)5Q 5t +55x (Q 2A )=-gA 5ζ5x -gA Q 2K 2(2) 悬移质不平衡输运方程及河床变形方程: 5(AS k )5t +5(QS k )5x =-αωk B (S k -S 3k )(3)γ′5A sk 5t =αωk B (S k -S 3k )(4)式中:A 、B 、Q 、 ζ分别为河道的过水面积、河宽、流量和水位;K 为流量模数,由谢才公式计算;S k 、S 3k 、 ωk 、A sk 分别为第k 粒径组泥沙的含沙量、挟沙力、沉速及冲淤面积;α为恢复饱和系数;
第四章 地下水运动的数值模型 解析解虽然具有精确可靠的特点，但采用解析解反映自然状态和复杂人类活动干扰下的地下水运动是相当困难的。因此，当含水层的条件严重偏离现有解析模型的简化假设时，人们通过数值模型来获得近似的地下水流场及演变趋势。 第一节 地下水流数值方法概述 地下水流的数学模型采用偏微分方程描述地下水流的时间和空间连续状态，而数值模型则是采用离散（非连续）时空模型中水头的分布与演变对数学模型进行近似描述。从精确数学模型到近似数值模型的转化，虽然会损失一些精度，但使复杂地下水流问题的分析得以通过机械计算实现，而且误差也是可控的。 把偏微分方程求解的数值方法引入到地下水流问题的求解始于20世纪70年代，主要方法包括有限差分法、有限元法和边界元法，此后又发展了有限分析法、多重网格法和无网格法等。这些方法的共同特点是将模型空间及边界离散为由一系列的节点以及联系这些节点的单元（无网格法除外），含水层的水头在这些节点上定义，从而实现了水头分布空间连续函数向离散变量的转化，表示为 21 212111 22111221 202() 02()02()002(0)k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k k f f f f a b c e x L x x t t t t f x f f f f a b c e x L x x t t f f f f a b c x L e x x d f df e e f a b f c x L dx dx t t f x u ---------??-++=<
估计水塔的水流量 1问题提出 某居民区的民用自来水是由一个圆柱形的水塔提供．水塔高12.2米，直径17．4米．水塔是由水泵根据水塔内水位高低自动加水，一般每大水泵工作两次．现在需要了解该居民区用水规律与水泵的工作功率．按照设计，当水塔的水位降至最低水位，约8．2米时，水泵自动启动加水；当水位升；高到一个最高水位，约10．8米时，水泵停止工作． 可以考虑采用用水率（单位时间的用水量）来反映用水规律，并通过间隔一段时间测量水塔里的水位来估算用水率．表4．2是某一天的测量记录数据，测量了28个时刻，但是由于其中有3个时刻遇到水泵正在向水塔供水，而无水位 作功率． 2问题分析与数据处理 由问题的要求，关键在于确定用水率函数，即单位时间内用水体积，记为f(t)，又称水流速度．如果能够通过测量数据，产生若干个时刻的用水率，也就是f(t)在若干个点的函数值，则f(t)的计算问题就可以转化为插值问题．1．假设 1）水塔中水流量是时间的连续光滑函数，与水泵工作与否无关，并忽略水位高度对水流速度的影响． 2）水泵工作与否完全取决于水塔内水位的高度，且每次加水的工作时间为2小时 3）水塔为标准圆柱体． 考虑到假设2）结合表4．2中具体数据，推断得出 4）水泵第一次供水时间段为［8．967，10．954］，第二次供水时间段为「20．839，22．958］．
2．体积计算 水塔是一个圆柱体，体积为h D V 24 π = ．其中D 为底面直径，h 为水位高度。 水流速度应该是水塔中水的体积对时间的导数（微商）由于没有水的体积关于时间的函数表达式，而只有一个离散的函数值表4．3，因此考虑用差商代替微商，这也是离散反映连续的常用思想．为提高精度，采用二阶差商，即i i v t f 2)(-?= 具体地，因为所有数据被水泵两次工作分割成三组数据，对每组数据的中间数据采用中心差商，前后两个数据不能够采用中心差商，改用向前或向后差商． 中心差商公式
新型煤气化工艺选择探讨 我国的煤气化炉众多，其工艺也比较多。文章探讨了几种煤气化工艺技术，希望能够为相关工作提供借鉴。 标签：煤气化技术；对比；探讨 现代煤化工属于资金密集型产业，气化炉又是投资比例最大的单元，怎样依托自身的原料结构、运输、人员素质、水资源、资金、知识产权和环境容量等因素，准确选定适合自身的煤气化工艺显得尤为重要。 1 煤气化技术概述 中国是拥有煤气化炉最多的国家，但多数为常压固定床煤气发生炉（全国有约4500台），单炉发气量小，对环境污染较严重，且不能适应大型化的要求，因此这种气化技术已在2006年7月7日的（发改工业[2006]1350号）中明确要求禁止。取而代之的大型加压煤气化技术，中国已实现工业运行的有10多种，引进国外技术的有6种。通常把气化炉分为三种类型：固定床、流化床和气流床。具体分类如下： 固定床：UGI、富氧连续气化、Lurgi、BGL等。 流化床：恩德、KBR、灰融聚、温克勒气化炉、U-GAS、HRL等。 气流床：GE、OMB、GSP、Shell、HT-L、TPRI等。 当前被广泛接受的是气流床气化炉，下面着重介绍气流床煤气化工艺。 2 常用煤气化技术简介 2.1 GE德士古水煤浆气化 德士古气化法是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺，水煤浆通过喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火衬里的高温辐衬作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成以一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气、熔渣和未反应的碳，一起同流向下离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截留在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。煤气和饱和蒸气进入煤气冷却净化系统。 2.2 多喷嘴对置式水煤浆气化 工艺技术特点：（1）有效气成分达84.9%，碳转化率达98.8%，比氧耗为
第11卷第8期中国水运V ol.11 N o.82011年8月Chi na W at er Trans port A ugus t 2011 收稿日期：6作者简介：夏雪瑾，上海市水务规划设计研究院。 平面二维泥沙输移模型及其应用 夏雪瑾，高程程 （上海市水务规划设计研究院，上海200232） 摘 要：为研究海岸工程对周边水沙环境和河床冲淤的影响，运用Mik e21建立了平面二维水沙数值模型，并将模型应用 工程实例。通过实测资料验证流场和含沙量场，结果表明模型能较好地模拟含沙量场。在此基础上，从工程实施后引起的水流变化以及年冲淤变化强度这些指标来判断工程实施对海域的影响。研究成果可为今后类似的工程提供一定的参考。关键词：二维悬沙模型；数值模拟；含沙量；泥沙回淤中图分类号：TV 14 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）08-0082-03在河口海岸地区兴建工程时，特别是兴建重要的航运或围垦工程时，往往要求评估工程实施对周边水域水沙环境的影响。河口海岸泥沙运动规律研究比较复杂，而在规划设计阶段，通常要求迅速给出比较概括性的解答。因此，数学模型研究泥沙运动被越来越广泛地应用于解决近岸工程实际问题。水流泥沙数学模型可对岸滩的演变、海床冲淤等提供长期预报，为工程的规划设计提供科学依据。 目前在悬沙、底沙输移以及河床演变研究中，二维泥沙数值模型应用最为广泛。国内外相继出现了一批功能强大，通用性好、成熟的商业化综合数学模型，如TRIM 2D 模型[1]、美国的Miss ips ipp i 大学水科学计算中心CCHE 2D 模型[2] 、丹麦水利所的MiKE21模型等，大多数情况下具有足够的精度能满足工程要求，被广泛应用。本文主要利用Mike21建立二维平面水沙数值模型研究工程对大范围水域泥沙运动的影响，为今后类似工程的规划设计提供一些借鉴。 一、潮流泥沙数学模型1．基本方程 基本方程包括二维浅水方程（此处略）和二维悬沙方程。悬沙基本方程： h F y S hD y h x S hD x h y S v x S u t S s y x ++= ++11其中：S 为悬沙浓度，D x 、D y 分别为x 、y 方向上的泥沙扩散系数；F s 为泥沙冲淤函数。 2．泥沙冲淤函数 模型中泥沙冲淤函数采用的是切应力法，由床面临界淤积切应力和临界冲刷切应力确定源汇项： () () ≥<<<=e n e e d d d b s s E c F τττττττττττω10 1式中：τ为瞬时底床剪切应力，d τ为临界淤积切应力，e τ为临界冲刷切应力，E 为床面泥沙冲刷系数，由率定计算确定。 3．定解条件 初始条件：整个计算域内每一个节点的水位和流速、流 向由流场模型计算结果提供，悬沙浓度初始值在开始时取零。 边界条件：闭边界（即陆地边界）取含沙量的法向梯度为零；开边界条件（水边界条件）：()() t y x s t y x s ,,,,=二、应用实例 应用该模型，建立舟山群岛海域二维泥沙数学模型，计算分析工程给周边海域泥沙带来变化，为工程的决策提供技术依据。 1．模型范围 考虑计算水边界取在基本上不受本工程影响的海域，同时兼顾到水文条件等相关资料获取的方便，选取模型（右图1）开边界的北边界为30°19′00″N ，东边界122°40′00″E ，南边界29°26′00″N ，西边界121°37′00″E ；模型闭边界为自然岸线，包括象山港全域，最西在121°25′24″E 。模型范围约120km ×100km ，采用三角形网格，共布有46433个三角形单元，域内最大水深达100m 以上，最小空间步长约为35m 。 图1模型范围示意图 2．边界条件 本计算域潮位开边界由东中国海潮波数学模型提供[3]。悬沙模块由于只有同步的实时实测含沙量资料，整个边界取所有实测含沙量的平均值0.25k g/m 3作为悬沙的边界条件。 3．计算参数的选取 （1）糙率n ：由于模型计算域较大，根据模型研究区域实际床面情况通过试算作适当调整，n 取值在0.025~0.04之间。 （2）沉速：工程区域悬移质平均粒径为0.029m m ，易受海水影响发生絮凝而加速沉降，因此沉速计算公式为：FD 0ωω=（F 为絮凝因子；D 为衰减系数）。（3）泥沙临界淤积切应力：经过反复调试，选取临界淤积切应力为0.13N/m 2。 （4）泥沙临界冲刷切应力e τ： 经过反复调试，选取泥 沙临界冲刷切应力在0.15-0.25N/m 2之间。 2011-0-14