循环水泵房侧向进水流道水力优化设计及模型试验

论述了侧向进水条件下流道水流的水力特性及常用研究方法,并以彭城电厂循环水系统为例,采用物理模型试验与数值模拟相结合的手段,优化设计泵房侧向进水流道.文章重点针对原设计方案下冷却塔集水池出口及回水明沟内的不利流态,采用多种整流措施,有效改善了回水明沟内水流流态及吸水室内流速分布的不均匀性,优化后的推荐方案能够满足循泵安全稳定运行的要求,研究成果也为其它类似的大中型循环水泵工程提供了参考.

一种新型遗传算法在水力优化设计中的应用

提出一种基于分流机制的新型遗传算法 ,该方法采用优种限量繁殖、达标种交叉和劣种变异的策略 ,且交叉和变异概率根据进化质量自适应地调整。结合水力优化设计的数学模型 ,讨论了算法的实施步骤。实例计算表明 ,该方法无需设计初始点 。

三峡工程泄水建筑物水力优化设计

三峡大坝在运行期和施工导流期要求的泄水能力分别达10万m3/s和7万m3/s,大坝设有永久泄水深孔23个、表孔22个、导流底孔22个.大坝采用深孔、表孔、导流底孔3层孔口相间布置方式,缩短了溢流前缘长度,解决了枢纽泄洪难题.深孔的主要作用是宣泄千年一遇以下洪水,同时还担负着三期导流及围堰发电期间渡汛泄水任务.深孔具有数量多、尺寸大、水头高、水位变幅大、运用时间长和操作频繁等特点,其进口堰顶上游坝面及侧面采用1/4椭圆曲线,堰面下游接1∶0.7的斜坡段后再接R=30 m的反弧段.通过布置方案的论证和试验研究,深孔选用短有压管接明渠泄槽跌坎布置方案,底孔选用长有压管布置方案.

基于数值模拟核主泵水力优化设计平台开发

核主泵是压水堆核电站核岛内唯一长期高速旋转的装备,是核电站的"心脏"。该文针对第三代核主泵AP1000的水力要求,开发基于数值模拟的混流式核主泵优化设计平台。利用该平台开展了球形压水室直径及导叶包角和导叶数对球形压水室内水力损失影响的研究。研究表明这三者对球形压水室的水力损失有着较明显的影响。实践表明该平台可用性好,效率高。

喷淋泵流道式导叶型线的水力优化设计

以流道式导叶内损失最小、效率最高为目标,对1 000 MW级核电站用喷淋泵流道式导叶型线进行水力优化设计。单级优化结果表明,流道式导叶采用均匀过渡的外缘型线时,流动损失小,波动持续区域较短,有较长的压力平缓变化区域;所设计的四种外缘型线中D的导叶模型扬程最高、效率最高,导叶内部流动转化过程均匀,从过渡段到出口部分,压力持续平稳。利用分析所得的最优方案重新绘制流道式导叶,对整机进行数值验证,分析表明导叶内的流动损失降低了40.6%,效率提高了7.71%。

高扬程大流量离心泵CFD水力优化设计

选哈电A934模型叶轮作为对象叶轮,以预定的泵扬程流量特性(H-Q)为目标参数,在保证出口角不变的情况下,将对象叶轮出口直径延拓到目标叶轮直径,形成待优化的目标叶轮.使用CFX-TASCFlow软件进行改型设计,针对干河泵站最大扬程、最小扬程以及设计扬程对应的工况点,优化叶轮的轴面形状、叶片数量、叶片翼型以及进出口安放角等参数,直至CFD预测的H-Q特性接近或达到预期的目标,获得满足目标参数的目标叶轮.在此基础上,使用Ansys CFX对目标叶轮进行全通道水力设计,优化流道几何参数,匹配进水管、固定导叶以及蜗壳的几何形状,改善泵进出口区域的流场特性.在哈尔滨电机厂有限责任公司高水头试验II台上进行的模型试验表明,基于CFD技术开发的新型高扬程大流量离心泵在高海拔地区复杂工况条件下,扬程、流量、效率、空化性能等指标均达到了预定的设计目标.

核主泵水力优化技术与水力稳定性研究进展

随着人们对能源安全、环境保护和可持续发展的关注不断增加,核能作为一种清洁、高效的能源形式备受瞩目。核主泵作为核电站的重要组成部分,其水力性能的好坏关系到整个核电站是否能够长期安全稳定高效的运行。本文针对核主泵水力优化技术与水力稳定性的研究进展开展论述,介绍了核主泵水力性能的影响因素及其研究方法。以水力优化设计与压力脉动特性等方面为切入点深入探讨了核主泵水力优化技术与水力稳定性的研究现状,并简要介绍了核主泵压力脉动的形成原因;总结了已有的研究成果,并根据现有的研究基础展望了核主泵未来的技术发展趋势。

低渗透油藏水力压裂优化设计方法

低渗透油藏是目前乃至未来很长一段时间里勘探开发的重点领域，水力压裂是开发低渗透油藏的有效方法之一，压裂优化设计方法对压后效果有着极其重要的影响。通过分析低渗透油藏特点和开发中存在的特殊性，制定了低渗透油藏水力压裂优化设计应遵循的基本原则，对渗透率等9个影响低渗透油藏水力压裂压后产量的因素进行敏感性分析，得到各因素影响压后产量的敏感性程度。以国内某低渗透油藏C-A井为例，通过油藏特性分析，结合产量影响因素敏感性分析结果，设计诊断注入测试、低排量支撑剂段塞替挤天然裂缝、短的射孔间隔、压裂液和支撑剂优选、井下微地震裂缝监测，研究制定适合该低渗透油藏的水力压裂优化设计。压裂裂缝监测和压后产量对比表明，压裂设计合理且具有针对性，对低渗透油藏水力压裂设计的制定具有一定的借鉴意义。

双流道泵优化水力设计

研究了双流道泵的优化设计方法 ,采用单目标方法和损失极值法建立了目标函数 ,同时考虑了叶轮和蜗壳的主要参数对泵效率的影响 ,并依此提出了优化设计的设计变量 ,分析给出了其边界约束条件和性能约束条件。

枞阳引江枢纽工程水泵装置模型试验及流道优化设计研究

引江济淮工程(安徽段)枞阳引江枢纽工程为引江济淮工程菜子湖线引江入口控制性枢纽,文章分析了引江济淮工程(安徽段)枞阳引江枢纽泵站水泵装置CFD数值优化计算和模型试验结果,通过改变进水喇叭管、进水导流墩、出水扩散管和出水导流墩的局部尺寸,能够满足水泵效率和安全稳定运行的要求,研究成果可为其他类似大中型泵站工程水泵效率改进提供参考。

大型泵站斜式出水流道优化水力设计

采用三维紊流数值模拟的方法 ,模拟了某大型泵站 15°斜式出水流道内的三维流动形态 ,指出由于流道型线设计不当而导致了不良流态。通过建立斜式流道几何模型并借助于三维紊流数值模拟方法 ,逐一改变流道的几何尺寸 ,根据流道内流态的改变情况逐步优化流道型线 。

大型泵站虹吸式出水流道优化水力设计

采用三维紊流数值模拟的方法,揭示了大型泵站虹吸式出水流道内的三维流动形态;提出通过建立虹吸式出水流道几何模型并借助三维紊流数值模拟的方法,逐一改变流道几何尺寸、观察流态变化、逐步优化流道型线,以最终实现虹吸式出水流道的优化水力设计;通过专门设计的模型试验。

虹吸式出水流道内流数值计算与水力设计优化

采用有限容积法、非结构化网格和SIMPERC算法,数值模拟了虹吸式出水流道内部三维流动,数值计算的有效性和可靠性得到了物理模型试验结果的验证.通过计算流道关键断面的速度分布均匀度和流道的水力损失,定量评价虹吸式出水流道水力设计的优劣,实现了虹吸式出水流道水力性能预测,依此开展水力设计优化,可节省大量的试验经费和时间.

基于CFD的尾水管水力优化设计

对于中低水头的机组来说，水轮机组尾水管的设计在很大程度上决定了整机效率和功率，因为可用的能量有很大比例是以动能的方式离开转轮，这就需要尾水管将这些能量转化成静水头。对于大型机组来说，当考虑机组整个生命周期所生产的能源的预期价值时，机组的功率和效率就等价于大笔资金。同样的，尾水管设计在电站的整个土建成本方面也是一个关键因素，主要表现在电站的开挖和混凝土浇筑方面，这些花费和所生产的能源的价值处于同一数量级，因此，在这两个互相矛盾的要求之间，找到一个最佳平衡是非常必要的。本文给出了一种精心设计的方法来解决这个最优设计问题。首先，将尾水管详细的几何尺寸定义为一组全面的设计参数的函数（在优化过程中大概允许20个设计参数变化），并且将这些参数应用在基于非线性有理B样条的几何建模中，以此来完全定义过流面的几何形状。由于三维粘滞效应对尾水管的性能影响很大，例如边界层与壁面脱离和旋转流动特性，这反过来会制约着可用于转化成压力的可用动能部分，因此每次设计都需要一套完整的三维网格和N．S数值分析，更具挑战性的难点是在发电运行工况下，尾水管的入口速度分布是由转轮控制的，为了确定这些入口条件，必须在每一个运行工况下，使用级交界面对稳态的转轮和初始的尾水管进行一次联合分析，由于评估过程计算的密集性，优化算法的效率是很重要的，因此这里采用最先进的多层次元型辅助进化算法。

海水循环水泵房流道模型试验及优化设计研究

结合某LNG项目,对其循环水泵房流道进行物理模型试验,探讨了泵房流道优化设计方法,针对原设计方案下吸水室内存在的表面吸气涡、表面回流、管外环流等不利流态,采用了延长隔墙、增加淹没胸墙等整流措施,有效地改善了泵房吸水室内流速分布的均匀性,消除了不利流态。优化后的推荐方案能够满足海水泵安全稳定运行的要求,研究成果也为其它类似的大中型海水泵工程提供了参考。

高扬程大容量离心泵主要参数优化设计

云南省牛栏江-滇池补水工程干河泵站地处高海拔地区,泵站要求使用高扬程大容量离心泵,单机设计流量大,扬程变幅大,目前国内尚无可借鉴的水泵技术资料及泵型。以CFD数值模拟和模型试验为手段,并参考同类工程设计经验,综合考虑泵站海拔高程、供水要求、扬程变幅、泥沙条件、运行调节方式等因素,对水泵转速、效率、空化系数等关键水力参数进行了优化选择。分析结果表明,针对该输水工程特点研发的离心泵完全可以满足工程长期稳定运行要求。

高效叶片式污水泵叶轮的优化设计

为提高目前叶片式污水泵的效率,在统计大量优秀水力模型基础上,对原有污水泵水力设计方法进行改进,寻求高效叶片式污水泵叶轮主要几何参数的优化设计方法。并结合污水泵站节能改造设计参数要求,采用优化水力设计方法设计了双叶片污水泵样机叶轮。通过性能实测、分析实测结果表明,叶轮的水力设计方法合理,所设计双叶片污水泵的效率值明显高于国内同参数的污水泵,最高效率点在240 m^3/h左右,效率达81.32%,达到国内领先水平,满足了污水泵站节能改造的设计要求。

虹吸式出水管体型优化设计研究

在数值模拟基础上,利用神经网络算法对虹吸式出水管进行体型优化设计,得到了参数与优化目标之间的最优解集,优化方案解集相较于原方案,在虹吸性能和管内流态方面均有明显改善,可为虹吸式出水管设计提供参考。

水力喷射径向水平钻井水力参数设计

基于流体力学理论分析,建立了水力喷射径向水平钻井循环系统沿程压耗的计算模型。结合现场工艺过程,以最大水力钻头压降为优化目标,建立了水力喷射径向水平钻井水力参数的优化模型,提出了径向水平钻井水力参数的设计方法。结合具体工程实例,验证了计算模型及设计方法的正确性,分析了各参数的敏感性。结果表明,最优排量及最大钻头压降随着连续油管、高压软管的内径和最大泵压允值的增加而增大,而随着钻井液黏度的增大而减小。该方法为径向水平钻井的水力参数设计提供了理论依据。

农业综合开发项目灌排水渠道水力断面有关参数的确定与探讨

无论是中低产田改造项目还是山区小流域治理项目的施工设计阶段,均不可避免的涉及到灌排水渠道的纵横断面设计,而灌排水渠道横断面设计则主要通过渠道水力断面计算确定水力最佳断面结构型式,并分析如何由已确定的水力最佳断面相关参数进一步确定实用经济断面构型式。工程设计中渠道断面结构型式多样,用到的参考资料涉及范围广,因此,有必要对渠道水力断面公式在农业综合开发项目中的设计与应用进行归纳和探索。