泵站侧向进水前池几何参数优化

为了减少泵站侧向进水结构内的不良流态,提高泵组运行效率,基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）和响应面法（Response Surface Method,RSM）对泵站侧向进水前池进行几何参数优化。采用参数化设计对泵站侧向进水前池进行建模,通过与Workbench关联以对侧向进水前池的扩散角α、坡度β以及转向角γ实现指定值,采用典型Box-Behnke设计（Box-Behnke Design,BBD）方法得到17组三因素三水平试验方案,利用响应面法建立喇叭管出口断面流速分布均匀度与侧向进水前池扩散角α、坡度β以及转向角γ的回归方程,以最大出口断面流速分布均匀度为响应目标,确定最优参数组合,并将最优侧向进水结构的内部流动特性同原模型进行对比分析。研究结果表明,扩散角α、坡度β以及转向角γ对喇叭管出口断面流速分布均匀度具有显著影响（P<0.05）,扩散角α与转向角γ的交互项对出口断面流速分布均匀度耦合作用显著,扩散角10°~13°、坡度8°~9°、转向角74°~75°时喇叭管出口断面流速分布均匀度达到最优。同原模型相比,优化后的侧向进水结构在设计水位下,断面流速分布均匀度至少提高23.41个百分点,流速加权平均偏流角提高13.95°,在低水位下断面流速分布均匀度至少提高18.30个百分点,流速加权平均偏流角提高14.79°,流道内没有偏斜流和大面积回流产生。该研究对于促进泵站侧向进水结构的优化设计具有一定的参考意义。     

喷杆式喷雾机雾流方向角对药液沉积影响的试验研究

为了研究喷杆式喷雾机的雾流方向角对靶标上药液沉积量的影响，设置±40°、±30°、±20°、±10°、0° 9个雾流方向角，选用标准扇形雾喷头ST120-015，喷雾压力0.25 MPa，分别以1.18 m/s、0.59 m/s的前进速度，按照150 L/hm²和300 L/hm²的喷量针对水平靶标和垂直靶标进行喷雾试验。试验结果表明，改变雾流方向角会增加药液在水平靶标上的沉积量，药液在中部和下部靶标沉积量的增加程度比上部显著，喷量150 L/hm²和300 L/hm²的最佳喷雾雾流方向角分别为20°和30°；对于垂直靶标，喷量150 L/hm²时改变雾流方向角只会增加上部和下部靶标的药液沉积量，而喷量300 L/hm²时改变雾流方向角会使上、中、下三部分靶标的沉积量都增加，且增加程度一致。当喷量150 L/hm²时垂直靶标的最佳雾流方向角为20°～40°，喷量300 L/hm²时的最佳雾流方向角为30°。试验结果表明喷杆前进速度会对最佳雾流方向角产生影响。     

气吹式杂交水稻精播排种器型孔型式的试验研究

杂交水稻软盘育秧和大田直播需要每穴２粒的精密排种器。气吹式排种器性能好,但每穴只能播１粒。对圆锥形、椭圆锥形、方锥体形３种型孔利用腊制模型进行了对比试验,发现椭圆锥形型孔的排种均匀性优于其它２种,且当锥角为５０°,喷嘴气流流量为１０．４０×１０^－４ｍ^３／ｓ、型孔线速度为０．４７ｍ／ｓ时,播种威优６４稻种的效果最好。     

基于BPNN-GA的泵站前池整流底坎参数优化

为了减少泵站进水结构内的不良流态,提高泵组运行效率,该研究基于计算流体动力学以及BPNN-GA(Back Propagation Neural Network-Genetic Algorithm)算法对泵站前池内底坎的结构设计参数进行优化。为便于计算遗传算法的适应度,在轴向流速分布均匀度和速度加权平均角基础上提出了前池水流流态的综合评价指标F。以综合评价指标F为目标参量,通过遗传算法优化训练好的BPNN模型,得出最优底坎结构设计参数,并同正交试验设计的最优方案的数值模拟结构对比分析。研究结果表明,在1、2、4号水泵机组运行情况下,相比于正交试验设计的最优方案泵站前池水流流态, 1号水泵进水流道的轴向流速分布均匀度提高了16.58个百分点,速度加权平均角增加了4.66°;2号水泵进水流道的轴向流速分布均匀度提高了0.49个百分点,速度加权平均角下降了2.81°;4号水泵进水流道的轴向流速分布均匀度提高了8个百分点,速度加权平均角增加了7.81°,综合评价指标F为1.16,表明前池流态得到较大幅度的提高。基于BPNN-GA算法对泵站前池整流底坎参数进行优化,克服传统方法陷入局部最优的缺陷,可在满足设计要求的范围内选出当轴向流速分布均匀度和速度加权平均角最优时的底坎设计参数,为计算智能在泵站优化水力设计方面提供参考。     

基于蚁群算法的茶叶抖筛机参数优化

针对茶叶抖筛机的主要设计参数,建立了茶叶抖筛机优化设计数学模型,运用蚁群算法和Matlab语言,编制了茶叶抖筛机的关键参数的优化程序,运用该程序对茶叶抖筛机的筛床倾斜角、振动方向角、曲柄半径、振动圆频率等参数进行优化仿真计算和验证试验。结果表明：筛床倾斜角α为2.8^°;振动方向角β为52.8^°;曲柄半径r为0.025 m;曲柄圆频率ω为21.5 rad/s时,筛净率提高14%,单位有效筛分面积生产率提高28 kg/(m²·h)。     

叶片安放角对轴流泵马鞍区运行特性的影响

为分析叶片安放角对轴流泵马鞍区工况运行特性的影响,以比转速822的轴流泵为研究模型,试验测试了不同叶片安放角下的运行特性。研究表明:随着叶片安放角的增大,模型泵最优工况处的扬程、流量和效率均逐渐增大,-4°到+4°的增幅分别为10.4%,26.7%和0.87%;不同安放角下,泵扬程曲线均存在明显的马鞍区;随着叶片安放角的增大,试验泵马鞍区的绝对位置向右上方偏移,但相对位置仍主要位于0.5QBEP~0.6QBEP(QBEP为最高效率点对应的额定流量),且均在0.55QBEP时扬程达到最小值;随着叶片安放角的减小,马鞍区内相对扬程在逐渐增大,马鞍区驼峰特性有所改善;随着叶片安放角的增大,各个安放角下马鞍区范围内的压力脉动较最优工况下更剧烈;叶轮进口压力脉动主频为叶片通过频率,泵出口处压力脉动主要受导叶影响,随流量减小逐渐向高频移动;随着叶片安放角的增大,叶轮进口和泵出口处主频处的压力脉动幅值均逐渐增大,在叶轮进口处,0.6QBEP和0.55QBEP时压力脉动幅值最大增幅分别达1.78和1.65倍,在泵出口处,正安放角下压力脉动幅值相对负角度有所增大;内流分析表明小流量工况下叶轮进口存在回流现象,叶轮出口靠近轮毂处有明显旋涡,导致小流量下压力脉动幅值增大。     

三江源国家公园土壤侵蚀及其分布特征

[目的] 三江源是“中华水塔”和中国重要生态安全屏障。探讨三江源国家公园土壤侵蚀分布规律,为实施生态保护政策及三江源国家公园水土保持与生态文明建设提供依据。[方法] 利用中国土壤流失方程(CSLE)、风力侵蚀模型和冻融侵蚀强度评价模型,采用叠加分析的方法,分析三江源国家公园土壤侵蚀状况及其在不同空间和下垫面的分布特征。[结果] 2020年公园土壤侵蚀面积2.64×10⁴ km²,黄河源园区是土壤侵蚀分布最广泛的园区,而长江源园区土壤侵蚀相对严重;70%的水力侵蚀面积分布在地下冰发育带(海拔4 900 m以上),85%的风力侵蚀面积分布在地下冰发育带以下区域(海拔4 900 m以下),不同海拔高度区域土壤侵蚀及其分布差异显著;坡度5°及以下区域风力侵蚀面积比例达60%,是风力侵蚀相对集中分布区;水力侵蚀相对集中分布在8°～25°区域,水力侵蚀面积比例达75%,均是水土流失综合防治的重点区域;草地面积比例近80%,低覆盖、中低覆盖草地土壤侵蚀相对集中分布,沙地、裸土地的土壤侵蚀问题相对严重,值得重点关注。[结论] 三江源国家公园水力侵蚀主要分布在海拔4 900 m以上地下冰发育带,8°～35°的中低覆盖以下草地,占水力侵蚀面积的2/3左右;风力侵蚀主要集中分布在4 200~4 900 m,≤5°的中覆盖度以下草地。     

基于鱼类保护目标的椒江环境流量研究

以鱼类为保护目标, 通过建立概念模型将鱼类保护目标与流量之间的关系相联系, 识别了与椒江鱼类保护目标相关的环境流量组成要素。采用FLOWS 方法, 计算了椒江2 个断面的环境流量, 柏枝岙断面的低流量为6.8~17.3 m³·s^-1、高流量为22.2 m³·s^-1, 低流量脉冲为74 m³·s^-1, 高流量脉冲为110 m³·s^-1, 齐岸流量为948 m³·s^-1; 灵海断面的低流量为16.0~31.8 m³·s^-1, 高流量为46.0 m³·s^-1, 齐岸流量为2 488~3 184 m³·s^-1。并得出每组环境流量出现时间、持续时间和出现频率等的推荐结果。与Tennant 方法的计算结果比较, 采用FLOWS 计算方法能够反映环境流量的季节性变化特点, 同时体现了环境流量与自然流量过程的一致性。此研究结果可为椒江的水资源合理利用与河流生态系统保护提供理论依据。     

土壤剥蚀率与水流功率关系室内模拟实验

为了验证土壤剥蚀率模拟公式，系统地研究土壤剥蚀率与坡度和流量、水流功率之间的关系，该文在较大坡度范围(3°～30°)和流量(2.5～6.5 L/min)进行了径流冲刷实验，实验结果表明：土壤剥蚀率是坡度和流量的幂函数，随着坡度和流量的增大而增大；坡度和流量与土壤剥蚀率之间呈显著相关关系，流量对土壤剥蚀率的影响明显大于坡度；土壤剥蚀率随着水流功率的增加呈线性增加(R²=0.945，9°≤S≤24 °)，当水流功率大于土壤剥蚀临界水流功率0.344 N/(m·s)时，土壤发生剥蚀；利用水流功率可以更准确地预测土壤剥蚀率。     

大型泵站系统运行优化模型与节能效果比较

为了解大型泵站系统运行优化节能效果,分析了大型泵站优化运行方案的研究优化范围。以泵装置效率最高为优化目标,建立了单台机组变角运行优化模型和变速运行优化模型;在抽水流量和装置扬程一定的情况下,以运行费用最低为优化目标,建立了单座泵站、并联泵站运行优化模型;在抽水体积一定的情况下,考虑扬程变化和分时电价,以运行费用最低为优化目标,建立了单座泵站、并联泵站、并联泵站系统和梯级泵站系统的运行优化模型。3个应用实例考虑的优化范围与影响因素不同,优化计算结果表明,单台机组最优叶片角度下泵装置效率较设计角度最高可提高4.21个百分点;实行分时电价、变角调节的单座泵站系统运行优化方案和梯级泵站系统运行优化方案分别较设计方案节约电费5.64%和6.83%。提出了大型泵站系统运行优化建模时应综合考虑输变电、泵站和河道输水三方面能量损失。优化范围与考虑的因素越全面,节能与节约电费效果越显著。     

浙江盐官下河泵站轴流泵装置模型的研究

采用ｋ－ε紊流模型数值模拟和计算了浙江盐官下河泵站的进、出水流道,并对该装置模型进行了试验研究。结果表明：该泵站机型选择合理,过流量大,高效范围广,装置效率高,运行平稳。该成果已成功应用于该泵站的建设,还可为其它同类型工程的设计提供参考。     

低扬程轴流泵模型设计与试验研究

采用变环量分布法设计轴流泵模型,应用k-ε紊流模式模拟泵站的进、出水双向流道。试验研究表明:该模型过流量大,高效范围宽,装置效率高,可以在低扬程泵站推广应用。     

大型泵站用轴流泵结构的开发与应用

论述了大型泵站用井筒立式轴流泵的结构特征，采用优化水利计算对泵站进水流道进行优化设计，对泵体结构进行改造。说明该泵的优点及实际应用效果，并介绍了该泵的安装方法。     

农用无过载离心泵水力性能与内部流动计算

试验研究证明水力效率偏低(比普通泵约低2％～8％)是无过载离心泵效率较低的主要原因。为了提高水力性能,对无过载离心叶轮内部流动进行了数值模拟。采用IKhalil等人的计算方法,在子午面上用势流计算确定流面位置,回转面的计算则采用了完全粘性的湍流场计算方法。结果表明,无过载离心叶轮内部流动既没有出现分离,也没有明显的尾迹区存在。因此,水力效率偏低系由叶片包角过大、流道狭长、沿程水力摩擦损失过大所致。     

80LLW螺旋离心泵系统水流特性试验

利用三维流动理论,对80LLW螺旋离心泵系统的水流特性进行了试验研究,对泵的不同断面上的不同测点在不同流量工况下的轴向速度、径向速度、切向速度及旋转角速度进行了测定,分析各量的分布特点,进而分析泵内液流的旋流及扭转非对称等特性,说明其产生的原因及对泵的性能的影响。     

离心泵叶片参数对磨损规律影响的试验研究

针对离心泵过流件磨损问题，进行了叶片几何参数对磨损影响的试验研究。并就固－液两相流泵的叶片参数选择提出了见解。     

单流道泵试验研究

介绍单流道泵的结构及其性能特点,对单流道叶轮的结构进行剖析,分析其无堵塞性优良的原因,提出一个用静平衡原理进行质量力动平衡的方法,用统计分析的方法建立了确定叶轮几何参数的经验公式。     

小流量低比转速潜水排污泵的设计

探讨和提出了小流量低比转速潜水排污泵的设计方法,给出了QW10-20-1.5型泵的设计实例和试验结果。结果表明该方法完全可行,该泵性能优良,运行可靠     

水流式水轮泵的试验研究

水流式水轮泵是以水流为动力的提水机械，该文针对德国Ｂｒｅｍｅｎ海外研究与发展协会研制的ＢＯＲＤＡ泵在试验及应用中存在的问题，设计了一种新型的垂直轴水流式水轮泵。经试验表明，能适应我国浅水流地区使用。     

水泵CAD中的变工况相似设计法

该文突破了常规水泵设计方法中以最优工况作为换算工况进行水泵相似设计的理论,提出了变工况相似设计的概念和方法,并给出了详细的设计步骤和应用实例。