叶片外形对阻力型管道水轮机的性能影响研究

阻力型水轮机被广泛应用于低流速场景的小规模水力发电,可安装在管道中为管道监测远传设备实现自供电。为进一步提高阻力型管道水轮机的效率,采用CFD软件对4种不同叶片横截面形状的水轮机进行水动力性能分析,研究不同叶片横截面形状对阻力型管道水轮机性能的影响;同时提出一种叶片折弯变形优化方法,对水动力性能表现最优的叶片进行折弯处理,并研究不同叶片折弯角对阻力型管道水轮机水动力性能的影响。研究结果表明:在所分析的四种叶片横截面形状中,JJ型叶片总体性能表现最优。当对JJ型叶片增加一个折弯角后,水轮机的效率得到了进一步的提升,且叶片折弯角的最佳取值范围为10°~20°。研究结果可为阻力型管道水轮机的叶片优化设计提供参考。

管道网络中能量收集技术及应用

随着城市发展,天然气、石油、水和其他液体和气体的输送需求不断增加,城市管网的规模也不断扩大,然而我国管道管网泄漏严重,导致大量资源浪费。为了及时发现泄漏或预警能发生泄漏,可在管网中布置传感器等监测设备对管网内压力、流量等数据进行监测、分析,把问题提前发现,提前解决。可靠的电源供给是管道网络无线传感器节点有效运行的关键,管道系统内环境较为恶劣,蓄电池有寿命周期,保证传感器正常工作提供电能问题已经成为限制管道网络智能化发展的瓶颈问题,随着能量收集技术的发展以及管道系统内拥有丰富的能量收集潜力,给无线传感器节点电力传感器能源供给问题提供新思路。管道系统内拥有丰富的能量收集资源。如何收集动势能、振动能、温差能、太阳能、风能、振动能等为管道系统中的传感器节点可用的能量是该研究的目的。梳理了不同类别的技术的适用场合,在此基础上,进一步探讨了管道系统能量收集技术的发展方向和未来前景。

基于响应面法与MOPSO算法的水轮机叶轮优化设计

为进一步提高阻力型水轮机的效率并降低其对管道液体输送能力的影响,通过单因素试验法分析了叶轮参数对其性能的影响,筛选出了四个关键参数及其取值范围。接着采用响应面法设计试验方案,利用最小二乘法拟合关键参数与效率和水头损失的函数关系,得到了回归模型。最后运用MOPSO算法对回归模型进行寻优,获得了叶轮最佳参数组合。结果表明,优化后的阻力型水轮机效率平均提高4.053%,水头损失平均降低0.679%。