基于Pumplinx软件的磁流变抛光用离心泵泵送特性仿真

磁流变抛光技术是一种先进的光学制造技术,正在向超硬、超软等难加工材料抛光应用方面拓展。现有磁流变抛光机床循环系统中的离心泵存在泵送效率和稳定性低等问题,不能适应宽范围抛光液的高性能循环要求。为了分析磁流变抛光用离心泵的泵送特性,提出了一种利用Pumplinx软件对磁流变抛光机床中的离心泵泵送特性进行数值仿真的研究方法。仿真结果与实验结果对比表明:泵送效率的最大误差为13.4%,而泵送流量稳定性的最大误差为17.4%。证明了基于Pumplinx软件研究磁流变抛光用离心泵泵送特性的方法具有一定的可行性,为离心泵优化提供了良好的技术支持。

改变导叶翼型对水泵水轮机“S”特性的影响

针对水泵水轮机“S”特性区域的不稳定性问题,提出使用改型活动导叶翼型进行性能提升.以某水泵水轮机模型为研究对象,采用SST k-ω湍流模型对水泵水轮机全流道进行三维数值计算,通过对活动导叶翼型的改型设计,得出流量-转速模拟曲线,分析水泵水轮机组“S”特性改善情况.将计算与试验结果进行对比,并对改型活动导叶翼型前后机组的无叶区进行压力脉动分析.结果表明:在保证整体效率依然保持在92%附近的前提下,新的活动导叶翼型对机组的“S”特性依旧具有改善效果;无叶区压力脉动主要是受到活动导叶叶栅区域的分流在此重新聚集影响,并且与转轮叶片的动静相互扰动引起的;改型后的活动导叶降低了无叶区的压力脉动幅值,提升了水泵水轮机运行中的并网稳定性.

抽水蓄能机组特性曲线对电站水力过渡过程的影响

为了研究抽水蓄能机组特性曲线对过渡过程的影响,采用三组比转速接近的已建电站的特性曲线对某电站进行了水力过渡过程计算分析。通过对比计算发现:减小飞逸曲线与机组运行轨迹线交点的单位转速,有助于降低机组最大转速上升率。初始工况点应选在特性曲线相对平滑的地方,有助于减小机组在过渡过程中的流量变化,降低蜗壳进口最大压力。“s”特性斜率变化率越小,整体越平滑,尾水管进口最小压力越高。可以为项目前期选择合适的转轮提供理论依据。

宽式防旋墩环形堰竖井水力特性分析

目前许多拟建抽蓄工程泄洪洞的环形堰竖井入口设置了新型宽式防旋墩,以消除喉口处由不可控漩流引起的呛水等不利流态,而宽式防旋墩环形堰竖井的水气特性与以往采用起旋墩和窄式防旋墩的竖井存在较大差异,业内对其认识尚不清晰。以石台抽水蓄能电站下水库泄洪洞的竖井作为研究对象,采用物理模型试验与数值模拟相结合的手段,分析了流态、流速、压力、消能率等水力指标。研究结果表明:宽式防旋墩引导水流平顺进入竖井形成脱壁流,其尾部可形成顺畅的进气通道,空气经此通道可充分进入竖井以保持井内流态与压力的稳定;新型竖井过流能力满足要求,各部位流速、压力分布正常,总消能率达85%以上;宽式防旋墩可消除不可控漩流导致的呛水现象并引导水流在竖井内形成脱壁流态,使竖井壁面免于空蚀破坏;墩尾通气量足够时,可取消通气管及环形堰与竖井结合部突扩体型,简化工程布置。相关经验可供类似抽蓄电站工程的泄洪洞竖井设计参考。

新型低速大扭矩内曲线柱塞泵空化特性分析

为了研究一种新型低速大扭矩内曲线柱塞泵的内流域空化特性,建立了内曲线柱塞泵的配流体内流域模型,通过CFD流体仿真对配流体流域的空化分布和产生进行研究。分析了不同工况参数对配流体流域空化特性的影响。研究表明:空化主要发生在排油单向阀阀口和高速开关阀阀口,气相体积分数直接反应空化的剧烈程度,泵轴转速和负载压力对于空化的影响明显,但过低的吸油压力会导致柱塞发生吸空。通过增大流道局部内径和缩小流道长度两种不同方式对配流体内流域结构进行优化,以此减小油液流速,进而削弱空化现象,优化方式较好。

抽水蓄能机组水轮机工况启动过程内部流场分析

本文采用CFD数值模拟的方法,模拟计算了抽水蓄能机组在水轮机工况启动过程内部流场特征。得到了在活动导叶开启过程中的速度、压力随时间的瞬态分布规律,讨论了蓄能机组开启过程中外特性的变化曲线。结果表明:活动导叶的开启规律可以大体分为五个阶段。活动导叶的开启规律是先缓慢开启,然后以较快的速度关闭,最后再保持到空载的开度,从第四阶段,导叶再逐渐打开直到额定开度。转轮扭矩和机组流量呈现出先增大后减小的趋势,当导叶逐渐打开时,转轮扭矩和机组流量再逐渐上升。本文为研究蓄能机组水轮机工况下启动过程的内部流动变化提供了参考依据,同时对提高水轮机工况的启动稳定性具有重要意义。

城市排水泵站水力特性及整流措施

为了解弧形进水箱涵城市排水泵站水力特性,探寻改善泵站内部不良流态的整流措施,采用数值模拟方法对城市排水泵站水力流态及整流措施进行研究,并通过物理模型对整流效果进行验证。研究结果表明:弧形进水箱涵城市排水泵站的前池存在主流偏斜与分离流动现象,前池主流集中在中上层,中下层出现大范围的立面环流,底层存在回流,进水池内流态紊乱并出现旋涡,导致水泵进水不够顺畅;设计优化的“方形立柱+组合横梁”的组合式整流措施能够改善前池和进水池的水力流态,前池内的偏流和分离流动消除,底层回流消失,进水池旋涡得到有效抑制,3台水泵进水流道入口流速分布均匀度分别提升了12.0%、8.7%、8.3%,入流速度加权平均角分别提升了7.08°、9.07°、11.40°。

基于差异特性水泵机组的优选与调控

为有效降低泵站因理论抽水装置效率偏离实际情况产生的方案误差,在聚类方法的基础上,利用历史监测数据对泵站内各抽水装置的特性曲线进行校正,同时将校正结果运用到泵站优化调度模型中,构建基于差异特性水泵机组的泵站优化调度模型,以实现站内机组的智能优选与调控.研究结果表明:校正后曲线的理论抽水装置效率比校正前精度平均提高18.8%,更符合工程实际;相比于人工经验调度方案,基于校正后曲线的差异特性水泵机组优化方案能耗平均降低了9.08%,成本平均降低了3.59%,优于人工经验调度方案;对校正后的多台水泵机组性能曲线进行对比发现,因安装位置、累计运行台时及磨损程度不同,导致泵站内同型号水泵的抽水装置效率产生差异,最大偏差达14.63%,说明长时间运行时的泵站已无法直接通过均分流量完成最优分配,进一步证明了水泵机组差异特性研究的必要性.

水泵水轮机S特性对相继甩尾水最小压力的影响

为探究水泵水轮机全特性曲线S特性与尾水压力最小值的联系,基于新丰抽水蓄能电站的过渡过程数值仿真模型模拟了尾水最不利相继甩工况。通过调整机组运行轨迹线附近开度线斜率,对比分析并总结S区形状变化对相继甩工况尾水压力极值的影响规律,提出了一种图形指标,能够应用在抽蓄前期设计中评价S特性对尾水压力影响优劣,并验证其准确性。结果表明,相继甩工况后甩机组流量变化率第一波下降时,机组运行轨迹线呈现完整倒S形,S区形状变化改变了机组流量变化率的大小,导致出现在靠近轨迹线S形下拐点前的尾水压力极值发生变化,给出的图形指标形状越趋近于竖向细长的规则长方形,相应的尾水最小压力的改善效果越好。

轴向预紧作用下的组合转子轴系模态特性研究

组合转子轴系结构是空天动力装备中发动机转子系统的主要结构,由于轴系中各部件接触面的存在使得转子系统动力学特性难以准确掌握,当涉及转子工作转速裕度时会产生一定的设计风险。针对组合转子轴系单主轴多部件轴向预紧结构特点,考虑转子不同接触面之间非线性连接参数,提出一种综合利用薄层单元和零长单元建模的两步模型修正方法,采用基于响应面优化的静态结构非线性分析以及基于随机统计学模型的粗糙表面接触分析进行薄层单元材料参数以及零长单元接触刚度系数识别,建立组合转子轴系动力学模型。根据某型发动机氢涡轮泵转子结构特点设计制造转子试件,对其自由模态进行试验研究,得到了不同螺纹预紧状态以及轴向预紧作用对组合转子轴系前两阶模态特性的影响。对比试验数据可知所提模型优化方法可以很好地反映出不同轴向预紧作用下组合转子轴系前两阶模态频率的变化趋势,在转子模态参数线性变化范围内计算误差小于1%,验证了该方法的正确性和有效性,为组合转子轴系精细化建模提供了参考依据。

基于BP神经网络拟合特性曲线的取水泵站优化调度模型

针对取水泵站依靠经验搭配取水泵机组,导致取水泵站功耗较高的问题,提出基于反向传播(BP)神经网络拟合特性曲线的取水泵站优化调度模型。首先,基于BP神经网络分别构建流量-扬程、功率-流量的特性曲线拟合模型;然后,以取水泵机组总功耗最低为目标函数,分析取水泵运行的约束条件,构建优化调度模型;最后,利用改进遗传算法求解取水泵站优化调度模型,通过调整交叉概率和变异概率,避免算法陷入局部最优解。实验结果表明,该优化调度模型比传统人工操作节能,且改进遗传算法具有更好的收敛性,缩短了模型求解时间。

长栈桥码头增压系统设计及应用

码头设置增压系统是解决卸船泵自身扬程不足导致输送距离较短的有效途径之一。针对长栈桥码头增压系统设计问题进行工艺输送方案、增压泵选型及控制技术研究,采用管路特性曲线与泵组流量-扬程曲线耦合等研究方法,结论是在码头平台设置增压泵,船泵与增压泵之间缺少有效缓冲,上下游泵流量难以匹配,极易造成增压泵抽空现象,在条件允许时不应作为首选方案,应按最大卸船流量及最大黏度确定增压泵的流量和扬程,且不宜再取设计余量,否则将严重偏离泵的额定工作点,影响泵的正常运行。绘制不同卸船流量及黏度介质的管路特性曲线和泵组合运行流量-扬程曲线耦合图,有效解决最优泵组合运行及控制方案难以确定的问题。

抽水蓄能电站竖井上弯段混凝土施工技术研究

抽水蓄能电站竖井上弯段混凝土施工技术研究旨在探索高效、安全、可靠的混凝土施工新工艺。文章通过深入分析竖井上弯段的结构特点与施工难点,结合现场实际条件,提出了一系列优化措施,包括提高混凝土入仓质量、改进浇筑与振捣工艺、加强模板支撑与稳定性控制等。实际应用验证了文章采用的施工技术的可行性,提高了施工质量。

数据驱动水轮机运行特性表达与运行点优化决策

针对现有水轮机二维运行特性曲线信息表达不准确、不全面等问题,基于安砂水力发电厂一水轮机机组,结合MATLAB离散插值,本文提出了一种数据驱动的三维运行特性曲面表达方法以及电站运行综合评价指标,用于更全面、更清晰地表达水轮机机组的运行特性。基于该方法,机组出力、扬程、效率、耗水率等关系得到了直观清晰的表达,对电站高效运行、提高经济效益具有参考意义,同时也为电站智慧运行提供了新思路,为电站管理者提供了更多的工具和策略,以优化运营、提高可持续性,并更好地满足能源需求。

仿生翼型参数化设计及其应用研究

翼型是流体机械叶片的剖面形状,广泛应用于航空航天、石油化工,水下机器等领域,但在水力机械领域缺乏以水动力为基础的相关仿生翼型研究.以鲟鱼为研究对象进行仿生设计,提出了控制点局部加密的分段式非均匀B样条拟合方法,借助大涡模拟方法仿生翼型的升阻特性、绕翼速度分布等.结果显示,在保证仿生翼型拟合误差的前提下采用的控制点局部加密的方法可以大大减小控制点个数;曲线拟合误差越大会影响流体绕翼的速度分布发生变化,增大翼型尾缘近壁面附近不稳定漩涡区域,造成升阻比下降;将仿生翼型应用于喷泵时发现,与传统NACA0015翼型得到的叶轮相比,仿生翼型得到的叶轮在设计工况下泵扬程和效率更优;曲线拟合误差越大会造成泵效率下降.

螺杆泵工作特性曲线的数值模拟及应用

通过数值模拟方法定量获得螺杆泵工作特性曲线,评价螺杆泵在不同结构参数、不同工况、不同工作参数下的性能,为选井选泵、优化设计、工况分析与故障诊断提供基础。也是制定螺杆泵工作特性检测标准、评价产品质量、判断油井供排关系是否协调、工况是否合理的主要依据。

水泵水轮机反S特性对甩负荷过程压强的影响

基于长龙山抽水蓄能电站输水发电系统,采用两套不同比转速的水泵水轮机全特性曲线,模拟了电站同时甩负荷工况,结合机组工况点的迁移轨迹,总结了水泵水轮机过渡过程的规律性特征。给出了S特性角的定义,可用于评价水泵水轮机特性曲线反S区域对过渡过程的影响,比较了不同反S形特性曲线对过渡过程参数的影响,验证了给出的S特性角,同时也分析了导致过渡过程参数差异的原因。结果表明,甩负荷过渡过程参数极值均发生在机组飞逸点和零流量点附近的区间,该区域特性曲线的S特性角越小,其压强极值工况点越远离反水泵区,对应时刻的流量更大,流量变化率更小,过渡过程中压强极值得到较大改善。

基于最优频率轨迹的电力系统低频切泵方案

抽水蓄能电站在大电网调峰调频中具有重要的作用。它具有响应速度快、爬坡能力强等特点,可以作为正常运行的调频手段,也可以同时作为电网事故备用,提供紧急支援。文中研究了在电网发生大功率缺额而导致低频条件下,如何通过切泵来达到抑制频率跌落的最佳效果。基于此,文中提出一种基于频率最优轨迹的低频切泵方案,建立系统最优频率轨迹变化曲线的目标函数,采用基于拉格朗日最优化算法获取低频切泵每轮的最佳频率动作值,给出了低频切泵的最优整定方案。通过PSASP软件进行仿真计算,验证了不同对比方案下的频率恢复效果,并给出了充分的证据说明了该方法的有效性和优越性。

竖井贯流泵能量特性试验研究

结合江苏某竖井贯流式泵站,对两种不同转轮在相同进、出水流道情况下进行了能量特性试验研究。试验研究表明,竖井贯流式水泵在超低扬程(1～2m)的调水工程中具有很好的水力性能,其模型泵装置的最高效率达69%左右,该项试验研究为今后竖井贯流泵的进一步开发研究获得了良好的开端。

管网叠压供水系统的水泵适用性分析

从离心水泵性能分析入手,根据管网叠压供水系统中水泵工况点的分布情况,提出了管网叠压供水系统中水泵的适用性问题,并给出了水泵高效运行的技术参数范围及其确定方法。系统最不利工况点相对于特性曲线的位置对水泵的适用性有着重大影响,愈靠近高效段的右端点,水泵适用的流量范围愈大而扬程范围愈小;愈靠近高效段的左端点,适用的流量范围愈小而扬程范围愈大。在水泵选型和运行调度都合理时,管网叠压供水系统才可取得预期的节能效果,小流量条件下需辅以气压给水技术或其他措施以达到节能目的。