灯泡贯流式水轮机增减负荷动态特性分析

水轮机频繁经历变负荷工况转换过程,使得机组在较短时间内工作参数急剧变化,严重影响电站稳定运行。该研究以某贯流式水轮机为研究对象,在考虑自由液面和水体重力的情况下,采用动网格技术对贯流式水轮机相同出力范围下的减、增负荷过渡过程的动态特性进行分析。研究结果表明:由于增负荷和减负荷过渡过程的起始工况导致起始流动状态不同,因此在相同出力时,机组内的流动分布不同,减负荷过程尾水管内的涡流面积及强度明显小于增负荷工况,且尾水管涡带尺度也明显小于增负荷过程;相比于增负荷过程,减负荷过程中转轮叶片大范围的低压区极易引发空化;机组内的水压力脉动主要以尾水管涡带引起的0.1f_n(f_n为转频)低频压力脉动和转轮的旋转引起3f_n的高频压力脉动为主,增负荷过程的压力脉动幅值明显大于减负荷过程,两种压力脉动共同作用,使得贯流式水轮机主要振动区域集中于转轮。研究结果对贯流式水轮机的设计与运行具有一定的指导意义。

挤压态Mg-Al-Mn-(0.2Sr)镁合金的准静态压缩变形行为

采用准静态压缩实验研究了挤压态Mg-Al-Mn-(0.2Sr)镁合金在0.0001~0.33 s^(-1)应变速率范围内的变形行为。结果表明:挤压态Mg-Al-Mn-(0.2Sr)镁合金的流变应力响应行为具有一定的应变速率相关性,具体表现为流变应力随加载应变速率的增加呈现先降低,后增加,再降低的演变趋势。在压缩变形过程中,两种镁合金试样均产生了较为明显的动态应变时效(DSA)。产生DSA所需的临界应变随加载应变速率的增加而增加,且应力-应变曲线的锯齿类型具有强的应变速率相关性。添加Sr元素降低了镁合金沿径向压缩的流变应力,但对DSA行为具有一定的促进作用。相同应变速率下,挤压态Mg-Al-Mn-0.2Sr镁合金产生DSA的临界应变明显较小,且锯齿幅值略大。此外,Sr元素对孪生也具有一定的抑制作用,导致挤压态Mg-Al-Mn-0.2Sr镁合金的孪晶界出现不同程度的扭曲。

挤压AM80-(0.2Sr)镁合金准静态载荷拉-压变形力学响应行为及其不对称性研究

通过室温条件下的准静态拉伸和压缩试验,研究了挤压AM80-(0.2Sr)镁合金拉伸和压缩变形的力学响应行为及不对称性,并探讨了Sr元素对力学响应行为的影响。结果表明:挤压AM80和AM80-0.2Sr镁合金均具有显著的拉-压变形不对称性。挤压AM80和AM80-0.2Sr的拉伸与压缩的屈服强度比b分别为2.06和2.28,拉伸与压缩的极限强度比c分别为0.78和0.81,且拉伸应变硬化率大幅低于压缩变形。此外,在拉伸变形过程中,两镁合金试样均出现了明显的动态应变时效,其锯齿波动由C型逐渐演变为B型。相较于压缩变形,两种镁合金试样在拉伸变形过程中的动态应变时效更明显。适量添加Sr元素有利于提升拉伸的屈服强度和极限强度,但会降低断裂应变以及压缩的屈服强度和极限强度,并抑制拉伸变形过程中的动态应变时效。两种镁合金的断裂失效机制均为微裂纹的形核和穿晶扩展,微裂纹优先在变形较为严重且出现孪晶交叉的晶界处形核,然后沿与拉伸载荷夹角约为45°的方向扩展,直至贯穿多个晶粒。

有压管道瞬变流的非恒定摩阻模型改进

有压管道流动系统运行中经常发生水锤现象,极易导致爆管甚至人员伤亡,因此准确预测有压管道内的水锤现象对于保证系统安全运行具有重要意义。在有压管道内的水锤模拟中,以ZIELKE摩阻模型为代表的基于加权函数的非恒定摩阻模型能够描述有压管道瞬变流中的摩阻效应,但存在计算效率低下的问题。为提高计算效率,该研究提出了“先分段,后整体”的两阶段最小二乘拟合方法,建立了包含19个指数项的近似加权函数,并与已有近似加权函数进行对比,同时开展关阀水锤试验,对比了建立的摩阻模型与已有模型的计算效率和精度。结果表明,该研究建立的近似加权函数能够很好地拟合ZIELKE加权函数,其与ZIELKE加权函数的相对百分比误差近似为0;且其适用范围更宽,能够对无量纲时间在t∈[10-9,∞)范围内的非恒定流进行有效模拟。在计算精度方面,建立的模型与ZIELKE模型在阀门和中点处水头的最大相对百分比误差较小,分别为0.17%和0.15%,与URBANOWICZ模型的表现基本相同;在计算效率方面,建立的模型能够使ZIELKE模型计算效率提升约90%,能够使URBANOWICZ模型计算效率提升约30%。该研究建立的模型在适用范围、计算精度和计算效率方面具有较好的综合表现,能够在保证较宽适用范围和较高计算精度的前提下,提升计算效率。研究可为有压管道瞬变流的准确高效模拟提供理论支撑与参考。

基于VMD及深度学习的供水管道小尺度泄漏检测研究

针对常压、小尺度泄漏条件下,泄漏信号不明显、难以有效检测的问题,开展了供水管道泄漏检测研究,获取了100~220 kPa压力、40~80 m^(3)/h流量条件下的泄漏实验数据,并分析了压力泄漏信号的变化规律。为减少噪声干扰并增强泄漏信号特征,采用变分模态分解(VMD)对实验数据进行降噪,并进行标准化处理。基于长短期记忆网络(LSTM)、双向长短期记忆网络(BiLSTM)、门控循环单元(GRU)等典型循环神经网络,结合卷积神经网络(CNN),构建了CNN-LSTM、CNN-BiLSTM以及CNN-GRU等3种深度学习泄漏检测模型,并进行了预测性能评价,其中,CNN-GRU模型对全部实验数据的预测精度高达99.56%。结果表明:所构建的泄漏模型能够有效判断常压、小尺度条件下的管道是否发生漏损;利用CNN进行特征提取,能够有效提取泄漏特征,从而提升泄漏检测模型的预测精度和泛化性。研究工作可为管道泄漏检测系统智慧管理提供支撑。

泥沙粒径对轴流式水轮机磨损特性的影响

为了明确轴流式水轮机泥沙磨损特性,以某电站水轮机为研究对象,基于欧拉-拉格朗日多相流模型开展了固液两相流动数值研究,重点关注泥沙粒径对机组过流部件表面侵蚀率和侵蚀分布的影响.研究发现,叶片正、背面轮缘附近为泥沙磨损高风险区.随着泥沙粒径增大,叶片正面侵蚀程度加剧,背面侵蚀程度减小,磨损区域逐渐集中在轮缘附近;颗粒受泄漏涡影响在转轮室壁面形成沿旋转方向的条状侵蚀痕迹;尾水管锥管段侵蚀率逐渐降低,不同出口流道磨损程度的差异性增大,泥沙颗粒在锥管段形成沿泄漏涡延伸方向的带状螺旋侵蚀痕迹.在运行过程中,磨损程度最大的部件是尾水管,其次为转轮和转轮室,应避免机组长时间在过小或者过大泥沙粒径条件下运行,检修时应重点关注转轮叶片和转轮室的泥沙磨损情况.研究归纳出轴流式机组运行过程中的泥沙磨损高风险区,可为水轮机各过流部件泥沙磨损的定量分析提供一定参考,有助于合理安排机组检修周期,同时为轴流式水轮机进一步优化设计提供理论基础.

基于弱可压的混流式水轮机流动特性数值研究

高水头混流式水轮机由于水轮机上下游具有较高的压差,水流在高压力下呈弱可压缩性,影响机组内流特性的分布规律。为进一步探究弱可压缩性对水轮机压力脉动及涡流特性的影响,本文考虑水流的弱可压缩性,对Francis99高水头模型水轮机部分负荷流动特性开展非稳态数值研究。结果表明,在忽略和考虑可压缩两种模式下,水轮机无叶区及转轮内压力脉动信号脉动规律较一致。可压缩模式同时预测到尾水管内的低频高振幅和高频低振幅压力脉动信息,且与测试结果更为吻合,表明弱可压缩性对尾水管内流动信息的准确捕捉有重要影响。对压力信号进行同步和非同步分解后发现,表征涡带旋转的非同步分量主导了尾水管涡带的运动。进一步,考虑水流的可压缩性捕捉到的螺旋状尾水管涡带在整个演化周期内均显示为连续结构,且回流区与涡带位置相对应,表明涡带所占据的区域内主要由回流运动主导。

中高应变速率轧制AZ31镁合金板的抗拉强度预测

本文采集了不同轧制温度、应变速率以及压下量等三个工艺参数下中高应变速率轧制的AZ31镁合金抗拉强度的27组样本,通过惯性权重、学习因子的改进和引入变异操作对PSO-BP神经网络进行改进,并与BP、PSO-BP神经网络对比,进行抗拉强度的预测。结果表明:BP神经网络不能预测AZ31镁合金抗拉强度的非线性变化,PSO-BP神经网络和改进的PSO-BP(IPSO-BP)神经网络均能较好地预测AZ31镁合金抗拉强度的非线性变化;这三个模型中IPSO-BP神经网络预测最为准确,相较于PSO-BP神经网络,其平均绝对误差从15.3764降低至3.4288,平均相对误差从5.94%降低至1.32%,均方误差从251.3662降低至20.7199,相关系数从0.7753提高至0.8937;通过Pearson相关性计算判断出应变速率、压下量对抗拉强度的影响均大于轧制温度,而应变速率与抗拉强度呈负相关关系,压下量与抗拉强度呈正相关关系。

汽车用铝合金方形薄壁梁的压溃变形行为

建立了方形薄壁梁轴向压溃有限元模型,基于准静态拉伸试验获得的应力-应变数据,对6061-T6、6063-T6和6082-T6铝合金方形薄壁梁的压溃变形行为进行研究,分析了单排、双排、三排诱导孔对其压溃变形行为的影响。结果表明:模拟得到无诱导孔铝合金方形薄壁梁均出现3个完整的压溃褶皱,与试验结果相符,证明建立的有限元模型较准确;3种无诱导孔铝合金方形薄壁梁的压溃变形模式均为钻石压溃模式,Mises等效应力分布基本相同,在压溃变形过程中其方形截面上端面两组对边分别依次出现内凹和外鼓,然后顺序压溃形成3个褶皱;开设诱导孔对铝合金方形薄壁梁第一压溃褶皱形成后的压溃变形行为的影响较大,缩短了第二、三压溃褶皱形成所需压溃距离,提升了变形后期的承载能力,开设双排诱导孔时距离最小。

肉苁蓉总苷对Aβ_(1-42)寡聚体诱导的HT22细胞突触可塑性的影响

目的:探究肉苁蓉总苷(GCs)对Aβ_(1-42)寡聚体诱导小鼠海马神经元细胞系(HT22)细胞构建的阿尔茨海默病(AD)细胞模型突触可塑性的影响。方法:将HT22细胞分为对照组、模型组、空白大鼠血清组和GCs给药组。分别给予相应处理后记录各组细胞形态、活力以及突触相关mRNA和蛋白的表达水平情况。结果:与对照组相比,模型组细胞突触长度明显缩短、胞体较小、形态较差、凋亡细胞增多,细胞活力有所下降,脑源性神经营养因子(BDNF)、突触后致密蛋白(PSD-95)和N-甲基-D-天冬氨酸受体1(NMDAR1)的mRNA水平明显下降(P<0.05),PSD-95和NMDAR1的蛋白表达水平均显著下降(P<0.05);与模型组和空白大鼠血清组相比,GCs给药组的细胞突触长度、密度和细胞活力(P<0.05)均有所恢复,凋亡细胞的数量减少,BDNF、突触素(SYN)、PSD-95和NMDAR1的mRNA表达水平显著升高(P<0.05),NMDAR1和PSD-95蛋白的表达水平明显提高(P<0.05)。结论:GCs含药血清可明显提高AD细胞模型的突触可塑性,改善AD模型细胞病理进程。

基于YOLOv5s−FSW模型的选煤厂煤矸检测研究

针对现有煤矸检测模型存在的特征提取不充分、参数量大、检测精度低且实时性差等问题,提出了一种基于YOLOv5s−FSW模型的选煤厂煤矸检测方法。该模型在YOLOv5s的基础上进行改进,首先将主干网络的C3模块替换为FasterNet Block结构,通过降低模型的参数量和计算量提高检测速度;然后,在颈部网络引入无参型SimAM注意力机制,增强模型对复杂环境下重要目标的关注,进一步提高模型的特征提取能力;最后,在输出端用Wise−IoU替换CIoU边界框损失函数,使模型聚焦普通质量锚框,提高收敛速度和边框的检测精度。消融实验结果表明:与YOLOv5s模型相比,YOLOv5s−FSW模型的平均精度均值(mAP)提高了1.9%,模型权重减少了0.6 MiB,参数量减少了4.7%,检测速度提高了19.3%。对比实验结果表明:YOLOv5s−FSW模型的mAP达95.8%,较YOLOv5s−CBC,YOLOv5s−ASA,YOLOv5s−SDE模型分别提高了1.1%,1.5%和1.2%,较YOLOv5m,YOLOv6s模型分别提高了0.3%,0.6%;检测速度达36.4帧/s,较YOLOv5s−CBC,YOLOv5s−ASA模型分别提高了28.2%和20.5%,较YOLOv5m,YOLOv6s,YOLOv7模型分别提高了16.3%,15.2%,45.0%。热力图可视化实验结果表明:YOLOv5s−FSW模型对煤矸目标特征区域更加敏感且关注度更高。检测实验结果表明:在环境昏暗、图像模糊、目标相互遮挡的复杂场景下,YOLOv5s−FSW模型对煤矸目标检测的置信度得分高于YOLOv5s模型,且有效避免了误检和漏检现象的发生。

多能互补条件下转轮优化对水轮机低负荷区稳定性能的影响

多能互补系统中新能源发电的不稳定性使得作为调能机组的水电机组频繁在水力效率低、振动剧烈的低负荷区运行,严重影响机组的寿命。该研究以多能互补系统中的混流式水轮机为研究对象,在前期考虑工况权重系数的转轮多工况优化设计结果基础上,对比分析了优化前后转轮叶片的几何参数变化,不同负荷区的水轮机内部流动状态及压力脉动特征差异。研究结果表明:优化后叶片包角、安放角以及叶片长度均有所增加,叶片表面压力分布及转轮进出水边速度矩分布更加均匀,有助于改善水轮机低负荷区的空化性能、提高能量转换能力。转轮进出口安放角的增加很好地抑制了转轮进口背面脱流涡及出水边的脱流涡区,改善了尾水管的入流条件,使得尾水管涡带的强度和影响范围明显减小。叶片优化后,转轮内各频率的压力脉动幅值均有不同程度的降低,尾水管内压力脉动改善明显。尾水管内0.2f_(n)(f_(n)为转频)和14f_(n)压力脉动在低负荷工况(OP1)幅值降幅分别为45%和40%,额定工况(OP4)尾水管内0.2f_(n)压力脉动基本消除,14f_(n)压力脉动幅值降幅为31%。本文所得研究结果对多能互补系统中水轮机转轮的设计优化及运行具有参考意义。

导水叶栅对冲击式水轮机喷射机构流动特性的影响

为研究导水叶栅对冲击式水轮机喷射机构流动特性的影响,设计了7种不同导水叶栅数方案和5种不同导水叶栅出水角方案,应用RNG k-ε模型和VOF模型,在额定工况下对考虑弯管进口的冲击式水轮机喷射机构进行数值计算,分析导水叶栅对喷射机构流动特性的影响.结果表明:由进口弯管引起的迪恩涡以及由导水叶栅绕流引起的卡门涡始终存在于喷射机构内部及射流区域,这些涡流的存在造成射流液面在弯管内侧和导水叶栅下游出现变形,并导致射流扩散;不同导水叶栅数的喷射机构射流偏心存在差异性,导水叶栅增多,射流内侧液面凸起和射流扩散现象得到缓解,但导水叶栅下游射流液面对应区域的变形更加剧烈,进而影响射流质量;导水叶栅出水角的改变对导水叶栅引起的拉伸涡有一定的影响,但相较于导水叶栅数,导水叶栅出水角对喷射机构流动特性影响较小.

高速冲击载荷下WE43镁合金的动态力学响应行为

采用分离式霍普金森压杆和多种显微表征方法研究了两种固溶温度下挤压WE43镁合金的室温动态力学响应行为,应变速率为2580~4120 s^(-1)。结果表明,在高速冲击载荷下,形变孪晶具有较强的正应变速率敏感性,以致流变应力随应变速率的增加而增加。形变孪晶在变形中前期随应变的增加迅速增殖,使得其应变硬化率在应变为0.03~0.10时呈“驼峰”状。基面滑移和孪生相协调是高速冲击载荷下挤压态WE43镁合金的主导塑性变形机制。采用多项式修正了原始J-C本构模型,构建了能够准确描述挤压态WE43镁合金动态力学响应行为的本构模型。本构拟合结果与实验结果的偏差在±10%以内,其相关系数R和平均绝对相对误差e AARE分别为0.962和3.21%。

基于WPD-ARIMA-GARCH组合模型的酱卤肉制品安全风险区间预测

针对传统确定性预测不能提供不确定性信息的难题,本研究提出了一种点估计和区间估计组合预测模型,并将其创新性地应用在食品安全风险预警领域。在点估计部分,使用小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)对周风险等级序列分解后,应用差分自回归移动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)模型进行预测;在区间估计部分,使用广义自回归条件异方差(generalized autoregressive conditional heteroskedast,GARCH)模型对残差进行预测。本实验将建立的WPD-ARIMA-GARCH组合模型运用于某地区酱卤肉制品的风险预测,结果表明2019年的3月底和7月底该地区的酱卤肉制品安全风险较高,与实际情况相符;同时,该模型在10个不同地区的酱卤肉制品风险预测中,均方误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差分别为1.626、0.806和20.824;其90%置信区间的预测区间平均宽度和覆盖宽度标准值均为0.024,可以覆盖所有真实值。该模型具有较高的预测精度和较低的误差,能对酱卤肉制品质量安全起到风险防控作用,可为日常食品安全监管提供相应的技术支持。

基于排气系统挂钩位置和结构的座椅抖动优化

基于数值模拟和试验研究了某SUV主驾驶员座椅在加速时抖动较大的问题,结果表明,主驾驶员座椅2号安装点的振动加速度峰值在44.5 Hz附近远超目标值,是引起座椅抖动较大的主要原因。结合基于平均驱动自由度位移法所获得的理想挂钩布置点、排气系统结构和车身底部空间,优化了挂钩位置。通过挂钩尺寸和搭接结构优化,大幅提高了排气系统挂钩的一阶局部模态。优化方案各挂钩-主驾驶员座椅安装点的振动传递函数峰值明显降低,最大降幅百分比为36.7%。样车道路测试时主驾驶员座椅靠背测点的振动加速度峰值由1.19 mm/s^(2)降至0.66 mm/s^(2),主观评价结果满足设计要求。

乒乓球和羽毛球优秀男子运动员身体形态及机能特征的比较研究

运用文献资料、专家调查、测量和数理统计等方法,对19名男子优秀羽毛球运动员、12名男子优秀乒乓球运动员的肢体长度、结实度、身体素质、有氧、无氧能力等5项一级指标开展研究,分析其身高、体重骨密度、克托莱指数等33项二级指标数据。结果表明:二者在肢体长度、肌肉含量、骨密度、上肢握力、最大摄氧量、WinGate10s功率等多项指标上具有显著性差异。该结果可对两个项目的选材和科学训练提供参考。

不同时间急性睡眠剥夺对大鼠行为学及突触生物标志物表达的影响

目的探究不同时间急性睡眠剥夺对大鼠行为学及突触蛋白表达的影响。方法健康雄性Wistar大鼠70只随机分为7组,即空白对照组(Control)、睡眠剥夺24 h组、48 h组、72 h组、96 h组、120 h组、144 h组,采用改良多平台水环境睡眠剥夺法建立大鼠睡眠剥夺模型,通过Morris水迷宫检测空间学习记忆能力,旷场实验检测大鼠焦虑状况,Nissl染色观察大鼠海马神经元形态、数量的改变,Western blot、Real-time PCR实验分别测定大鼠突触相关分子标志物突触素(synaptophysin,SYN)、突触后膜致密物质95(post-synaptic density protein-95,PSD-95)、脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)的表达。结果与Control组比较,随着睡眠剥夺时间的延长,大鼠的站立次数和修饰行为次数均显著增加(P<0.05);120 h、144 h组大鼠的逃避潜伏期与上台前路程均显著增加(P<0.05),而穿越平台次数和目标象限时间百分比均显著下降(P<0.01),且与睡眠剥夺时间呈负相关;BDNF、SYN及PSD-95蛋白/基因的表达量均随睡眠剥夺时间的延长呈明显下降趋势(P<0.01),且与睡眠剥夺时间呈负相关。结论随着睡眠剥夺时间的增加,模型大鼠空间学习记忆损害与焦虑情绪逐渐加重,其可能与突触相关分子标志物表达减少有关。

动态冲击载荷下7003铝合金的力学响应行为及力学本构建模

采用分离式霍普金森压杆装置对7003铝合金在不同应变速率下的室温动态力学响应行为进行了研究。结果表明:实验用7003铝合金的流变应力随应变速率的增加而增加,表现出正的应变速率敏感性,当加载应变速率增加至4100 s^(-1)时,剪切变形局域化所产生的绝热温升软化完全抵消了应变硬化和应变速率硬化,导致其流变应力在变形中期便随加载应变的增加而逐渐降低。随加载应变的增加,位错不断增殖使得位错密度不断增加。同时,这些位错在晶界处不断地塞积,并逐渐演变成胞状位错亚结构,导致位错密度逐渐达到饱和。通过优化原始J-C本构的应变硬化项、应变速率系数C和n,并引入绝热温升修正项,构建了能够准确预测7003铝合金在不同变形条件下应力响应行为的力学本构模型。拟合结果与实验结果的偏差均在±10%以内,预测值与实验值的相关系数(R)和平均相对误差(AARE)分别为99.17%和1.3%。

不同加载路径下挤压WE43镁合金的高速冲击力学响应及本构模型

利用分离式霍普金森压杆和多种显微表征方法,研究了不同热处理状态和加载路径下挤压WE43镁合金的室温动态力学响应行为。结果表明挤压WE43镁合金的各向异性较弱,其真应力-真应变曲线都为“C”形,屈服强度和极限强度都具有正的应变速率敏感性。不同热处理状态和加载路径下,挤压WE43镁合金都产生了较多的形变孪晶,同时伴有少量的孪晶交叉。孪晶虽然对热处理状态和加载路径都不敏感,但能够促进胞状位错亚结构的形成。当加载应变速率增至4120 s^(-1)时,在绝热温升及其诱导的动态回复作用下,孪晶密度反而降低。孪生和非基面滑移相协调是室温下挤压WE43镁合金的主导变形机制。基于经典J-C本构,采用应变和应变速率的多项式函数对应变硬化项和应变速率硬化项进行修正,构建了不同热处理状态和加载路径下挤压WE43镁合金的力学本构模型。拟合结果与实验的偏差均在±10%以内,相关系数R和平均相对误差AARE分别为0.952和3.28%。