基于BP神经网络的水轮机综合特性建模仿真

针对目前对水轮机特性曲线数据处理方法精度不高,不能真实地反映水力机组在过渡过程的流量特性和力矩特性的问题,利用BP神经网络与Matlab相结合,对水轮机综合特性曲线进行建模仿真。由已知综合特性曲线结合边界控制点经神经网络训练获得低效区的流量延拓、力矩延拓和导叶浆叶协联关系仿真曲面。BP神经网络模型大大提高了水轮机综合特性曲线数据处理效率与精度,是研究水轮机控制系统的一种新的非线性建模仿真模型。     

基于Labwindows/CVI的水轮机选型计算软件设计

介绍一种基于Labwindows/CVI的混流式水轮机选型计算软件。建立了包括水轮机型谱、模型综合特性曲线、设计资料和已建电站数据在内的较为详细的数据库。软件利用电站原始数据自动选择水轮机模型,计算转轮直径、额定转速、吸出高度等参数,再利用样条插值方法,从水轮机模型综合特性曲线上读取额定工况点的单位转速和单位流量,计算额定工况下的流量、出力等参数,最终绘制水轮机运转综合特性曲线。实例验证表明:设计开发的水轮机选型计算软件能够提高水电站水力机械设计工作质量与效率,优化工程设计,并达到自动统计电站数据目的。     

混流式水轮机综合特性的Adaboost_LMBP集成神经网络模型

为提高基于模型综合特性曲线的混流式水轮机非线性模型精度,提出了一种适合描述水轮机综合特性的Adaboost _LMBP集成神经网络模型构建方法。该方法首先分别根据混流式水轮机单位力矩、单位流量特性数据,利用Levenberg -Marquardt算法反复训练出若干个BP神经网络弱学习器,然后采用Adaboost增强学习算法对全部BP神经网络弱学习器进行集成,最终构建出水轮机单位力矩、单位流量特性的Adaboost_LMBP集成神经网络模型。计算结果表明,相较于一般的神经网络模型,混流式水轮机综合特性的Adaboost_LMBP集成神经网络模型具有更高的拟合精度,更好的泛化性能,能够有效提升基于模型综合特性曲线的混流式水轮机非线性模型的计算精度。     

基于GA-BP神经网络的水轮机非线性建模方法研究

建立精确的水轮机模型是水轮机调节系统有效建模仿真的关键。运用基于遗传算法改进反向传播神经网络的GA-BP神经网络对水轮机工作特性进行非线性拟合建模。详细介绍了利用水轮机模型综合特性曲线与飞逸特性曲线获取水轮机流量特性与力矩特性样本数据的方法,并对基本样本数据进行补充延伸。结合BP神经网络与遗传算法两者优点构建了GA-BP神经网络,利用所得样本数据进行训练,获得了基于GA-BP神经网络的水轮机非线性模型,并与传统BP神经网络在水轮机流量特性和力矩特性拟合效果上进行对比试验。仿真结果验证了论文提出方法的可行性和优越性。     

轴流转桨式水轮机神经网络建模与非线性仿真

针对水轮机非线性特性难以准确描述及轴流转桨式水轮机调节系统非线性仿真的复杂性，利用前馈神经网络强大的非线性逼近能力，首先建立轴流转桨式水轮机综合特性神经网络模型NZZM，然后建立水轮机飞逸特性神经网络模型，并据此迅速、准确地求得空载开度和空载流量，作为水轮机特性曲线向小开度特性扩展的控制点，进而得到全面描述大开度及小开度下流量特性和效率特性的综合特性神经网络模型NZZM。最后建立了轴流转桨式水轮机协联特性神经网络模型NZZC。NZZC与ZNNM及其他一些计算模块一起构成了轴流转桨式水轮机神经网络模型ZZ587。上述神经网络模型均采用Levenberg-Marquardt算法，进行离线训练，收敛速度快、模型精度高。采用Matlab语言及Simu-link仿真软件，对已建立的ZZ587进行非线性仿真，能快速、准确地得到系统以及轴流转桨式水轮机内部各种参数的变化规律。     

AUTO LISP在绘制水轮机特性曲线中的应用研究

针对西南某水电站水轮机增效扩容改造任务中,传统绘制水轮机模型特性曲线方法相当繁琐、工作量大。因此,本文利用了AutoLISP(Visual LISP)语言编写绘制水轮机特性曲线程序,结果表明,该方法在实际工程中是可行的,并且节省了大量的时间,大大提高了工作的效率。     

基于大涡模拟的水轮机内瞬态湍流场特性分析

基于三维瞬态N-S方程,采用大涡模拟方法中的Smargorinsky模型,应用模拟动静干扰效果较好的滑移网格技术,以标准k-ε模型稳态计算的结果作为初始条件,对某混流式水轮机全流道进行了的三维瞬态湍流数值模拟.用Fluent 6.3,采用非结构化的混合网格和压力速度耦合的PISO算法,成功地模拟了水轮机在运行中的各种瞬态细节过程,如涡旋的卷起、增长、合并、破碎和脱落.模拟结果给出了偏工况下水轮机导水机构和转轮流道内大尺度涡结构的瞬态发展演变过程.计算结果表明大涡模拟方法能较好地模拟水轮机内水流的瞬态流动特性和瞬时涡的发展演化过程,该方法可为探索研究水力机械复杂流道湍流运动状态下涡旋的形成机理提供有价值的参考.     

弹性水击水轮机微分代数模型的仿真

为了验证水力动态的微分方程模型应用于水力机组暂态计算的准确性,采用仿真方法,对弹性水击下水轮机出力的微分代数系统模型进行验证.通过推导弹性水击下水力动态非线性微分方程,建立非线性水轮机的Simulink仿真模块.将水力动态微分方程模型与其他传统计算方法,如传递函数、高阶传递函数、不同形式传递函数、特征线方法进行仿真对比,分析水轮机水头和出力的暂态变化,验证模型应用于水轮机暂态的适用性.结果表明,非线性水轮机微分代数模型的水头和出力计算值与其他几种方法计算结果基本一致,所提出的模型能满足研究水轮机暂态特性的需要.     

西藏地区某水电站水轮机主要参数选择及模型验收试验

针对西藏地区某水电站海拔高、气温低、泥沙含量较大的特点,结合电站工程特性及类似工程实际经验,对水轮机设计参数的选择进行了探讨,并将上述水轮机参数提供给机组制造厂家用以开发水轮机模型转轮。为验证水轮机参数的合理性及水轮机模型的水力特性,进行了水轮机模型验收试验,试验结果表明水轮机参数选择合理先进,开发的水轮机模型转轮具有良好的重复性,模型水轮机的各项水力性能指标均满足合同要求,上述成果可为同类型水轮机的选型设计提供参考。     

水泵水轮机全特性的改进Suter变换方法

水泵水轮机全特性曲线在水轮机飞逸工况区和反水泵工况区出现S型,在水泵工况区存在交叉和重叠现象,这种单位流量和单位转矩的多值性给过渡过程计算带来不便。通过分析Suter变换和改进Suter变换对水泵水轮机全特性曲线的处理效果,提出了一种新的转换关系式,重点消除了WM曲线交叉和分布不均匀等缺陷。在新变换的基础上利用MATLAB软件将变换后的特性曲线表达成三维曲面形式,提出了一种求取水泵水轮机组的转轮边界瞬态参数的新方法,并通过验证说明了该方法的有效性。     

四级轴流透平的性能研究

以汉诺威大学四级轴流实验涡轮为对象,利用当今先进的流体数值模拟软件NUMECA对其不同工况下的内部流场进行了数值模拟,获取同一工况下流场损失分布特点,从而为透平的优化提供理论基础。通过改变涡轮出口背压的方法,画出不同工况下该四级轴流透平的特性曲线,并在特性曲线上获得效率最高点、流量最大值点、流量最小值点。并通过对比获得最大效率点处不同级透平的流场损失分布。利用相同的方法分析同一工况或不同工况下整个四级透平的流场的损失分布。     

穴盘苗自动移栽机液压变速器控制仿真研究

在穴盘苗自动移栽机液压变速系统中引入了无级变速控制策略,设计了液压机械无级变速器的机械结构,建立了CATIA三维模型,并对其传动比特性、效率特性以及模糊控制特性进行了深入分析。利用Mat Lab软件建立了Mat Lab和CATIA的数据接口,设计了传动比的Simulink仿真模型,通过计算得到了液压效率曲线、传动比随排量变化曲线、等燃油三维拟合曲线和模糊控制曲线。由计算结果可以看出:联合仿真可以得到可靠的无级变速控制参考数据,提高了秧苗移栽作业的稳定性与高效性,以及整车的自动化水平,对农作物操作的突变环境具有良好的适应性,为穴盘苗自动移栽机的优化设计提供了一种新的计算机方法。     

BP和RBF神经网络在水轮机非线性特性拟合中的应用比较

利用神经网络对水轮机综合特性曲线进行数据处理和延伸,不必建立具体的函数关系表达式,就可对已知的离散数据进行拟合。并且还可以结合边界约束条件对未知区域内的数据进行预测,从而提高了水轮机综合特性曲线数据处理的工作效率和数据精度。分别介绍了用BP神经网络和RBF神经网络对水轮机综合特性曲线数据处理和延伸的方法。并采用一机组的样本数据进行训练,比较2种方法的训练结果得出结论。     

连接引水管道的水轮机暂态过程计算

考虑水轮机工况变换过程中引水管道内瞬变流与机组内部暂态流动的相互影响,对管道瞬变流采用特征线法求解,机组内部暂态流动采用三维不可压缩流动的有限体积法求解,按照管道与机组连接处流量连续和水头平衡的原则,建立了管道瞬变流与机组内部三维暂态流动的耦合计算模型.并分别采用建立的耦合计算模型、电站常规过渡过程计算模型和常规三维流动计算模型对带有引水管道的水轮机甩负荷导叶关闭工况进行了仿真计算.结果表明:3种计算方法得到的机组压力、转速等宏观参数变化趋势一致,但采用耦合计算模型时,由于考虑了管道内水击压力的反射和叠加,导叶关闭过程中蜗壳进口的压力上升更高,机组内的压力脉动也更剧烈,能够更真实地反映动态过程中管道瞬变流与机组内部三维暂态流动的相互作用.     

水轮机泥沙磨损两相湍流场数值模拟

为研究水轮机内部泥沙磨损的固液两相流动特性,应用基于计算多相流动力学理论中欧拉-欧拉方法的代数滑移混合多相流模型,采用多面体网格技术、标准k-ε湍流模型和压力速度耦合的SIMPLEC算法,转动区域应用多重参考系模型,对混流式水轮机全流道进行了三维定常泥沙磨损两相湍流场的数值模拟.利用商业CFD求解器ANSYS Fluent,获得了小开度工况下水轮机泥沙磨损发生的部位与程度,分析水轮机流道内泥沙磨损的特征规律,其中叶片上泥沙颗粒分布模拟结果与真机转轮实际磨损情况相符,表明该方法可以准确预测水轮机各过流部件的泥沙磨损情况,对揭示泥沙颗粒与水相互作用的固液两相湍流场诱发水轮机振动的影响机理及解决工程实际问题具有重要的意义,而且具有较高的工程应用价值.     

H型风力机新型变桨方案数值模拟

针对H型风力机叶片旋转至0°和180°方位角时攻角为0,力矩系数为负值且其附近较大区域也为负值或较小,由此对风力机整体气动性能产生较大负面影响这一问题,提出以改善小攻角区域性能为目标的新型变桨方案,在叶尖速比为4.5时设计桨距角变化曲线改变整机气动性能.采用动网格技术模拟叶片旋转,RNG k-ε模型模拟湍流影响,应用Fluent软件对变桨和定桨风力机进行数值模拟和分析比较.计算结果得出,变桨之后H型风力机叶片扭矩明显增大,最高提升幅度达14%;上盘面,30°~80°方位角叶片扭矩提升幅度较大;下盘面,除270°附近方位角处扭矩无明显变化外,其他方位角叶片扭矩均有较为明显的提升.变桨后风力机内流场变化也较为明显,流场内速度差异较大,内流场的低速区面积变大.从涡量云图也可得到变桨能有效地减小了叶片进入尾流区的概率,降低了尾流对整体风力机性能的影响.     

1.5 kW风力发电机功率测试系统

利用激光雷达测风仪对风力发电机安装环境进行测试,设计并搭建适用于野外试验的小型风力发电机功率测试平台.分析采集的风环境数据,对试验场地进行风环境评价.通过监测离网型风力发电机在野外的运行状态,对采集的风力发电机输出功率及对应的来流风速和风向数据进行筛选整合,绘制风力发电机实际风速-功率曲线,采用最小二乘法拟合输出功率特性曲线.结果表明:设计搭建的野外风力发电机功率测试平台可对实际运行风力发电机输出功率进行监测,也可用于风洞试验测量;利用激光雷达测风仪对风环境进行监测,可作用于风力发电机安装方向和安装高度的选择;利用风力发电机的风速-功率理论曲线进行发电功率预测会产生较大误差;采用拟合的6次多项式曲线进行风力发电机功率计算,结果更加精确.文中所得实际测量数据可为风力发电机野外测试提供参考.     

轮胎模具花纹造型设计

轮胎花纹是影响轮胎性能和使用寿命的主要因素,由于其造型复杂而成为轮胎造型设计中的技术难题。本文分析了轮胎花纹曲线上的点由平面到立体的函数转换关系,并运用GRIP语言,由空间曲线做出花纹的截面,运用UG的扫描命令,生成了精确的轮胎花纹的三维立体模型。这是模具数控加工的前提,是CAD/CAM技术在模具设计制作中的很好利用。     

风/光/抽蓄复合系统的建模与仿真

将抽水蓄能电站与风光互补系统相结合,建立了风/光/抽蓄复合系统数学模型,其中风力发电模型采用厂家提供的特性曲线利用线性插值的方法得到,光伏发电采用Hay模型,对可逆式水泵水轮机的水泵工况和水轮机工况分别建模,对蓄电池建立充电和放电模型.利用VC 2008开发工具开发了界面友好的仿真软件,实现了对复合系统中的风力发电机输出功率、光伏阵列输出功率、可逆式水泵水轮机的水泵工况与水轮机工况的输出功率及交流直流负载的仿真.通过实例计算得知：在风力发电机和光伏阵列的总出力小于总负荷量时,可逆式水泵水轮机运行在水轮机工况,发电供给负荷;在风速最大或光照最强的几个小时内,风力发电机和光伏阵列的总出力大于总负荷量时,可逆式水泵水轮机处于抽水工况,将多余的电能以水能的形式储存起来;蓄电池一般情况下都在满容量状态,只有在瞬时负荷或负荷很大时才放电,放电后又能及时充电.