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。     

一种采用阴离子交换柱快速纯化Taq DNA聚合酶的方法

通过37℃恒温振荡培养含有Taq DNA聚合酶基因的E.coli菌株,并用IPTG诱导该基因表达获得TaqDNA聚合酶蛋白,利用40％硫酸铵沉淀该蛋白后溶解于storage buffer中.此法获得的Taq DNA聚合酶带负电荷,因此采用阴离子交换柱纯化蛋白.试验结果表明,此法与传统的透析方法相比能快速地去除生物小分子杂质,同时去除透析方法无法除去的杂蛋白;既能保证Taq DNA聚合酶的生物学活性,同时能缩短纯化时间、提高Taq DNA聚合酶的纯度.以土壤微生物DNA、水稻cDNA为模板进行PCR扩增并对扩增产物进行测序,结果显示纯化后的Taq DNA聚合酶具有较高的扩增效率和保真性.     

双进口两级双吸离心泵过渡流道压力脉动特性研究

双进口两级双吸离心泵的过渡流道由正流道、过桥段、反流道3部分组成,其中正流道为双蜗壳型式,反流道为带有导叶的双螺旋型式,过桥段连接正反流道呈现空间扭曲状。过渡流道与首级叶轮和次级叶轮均存在动静耦合关系,由此导致的动静干涉效应是引起压力脉动的主要根源之一。采用CFD方法对双进口两级双吸离心泵典型工况下的三维非定常流场进行了研究,对过渡流道压力脉动机理进行了分析。研究发现,正流道内的静压分布与其双蜗壳型式密切相关,在所有工况下均呈180°对称分布,压力脉动主频均为叶片通过频率,最大脉动幅值均出现在隔舌附近;小流量工况下,隔舌处压力脉动主频幅值明显高于设计工况,约为设计工况的180%。在过桥段中,所有工况下压力脉动主频均为叶片通过频率,设计工况下,沿着流动方向,内壁面进口处的压力脉动主频幅值达到最大,外壁面主频脉动幅值变化沿流动方向有增加的趋势;在反流道中,设计工况下压力脉动主频为叶片通过频率,幅值沿着流动方向逐渐增加,出口处主频的脉动幅值约为进口处的110%;小流量工况下,反流道导叶附近存在低频成分,且在导叶周围发现具有周期性的漩涡。     

基于环境源项法的SSTγ-Reθt转捩模型修正

边界层转捩的准确预测对于提高轴流泵内部流动计算精度具有重要意义。以轴流泵叶片的简化模型——水翼为研究对象,探索了SST γ-Re_θt转捩模型在不同雷诺数下的适用性。研究发现,在低雷诺数条件(Re_L小于1.6×10⁶)下,SST γ-Re_θt转捩模型的预测精度与试验值较为接近;在高雷诺数条件下,随着雷诺数的增大,SST γ-Re_θt转捩模型预测的边界层转捩位置相较试验值逐渐靠前,说明SST γ-Re_θt转捩模型对高雷诺数水翼边界层转捩发生的判断效果不佳。基于此,针对SST γ-Re_θt模型中输运方程采用环境源项法进行修正,引入环境湍动能和环境湍流比耗散率参数,建立了湍流比耗散率与雷诺数的关系,得到SST γ-Re_θt转捩修正模型。在Donaldson修型尾缘水翼和NACA0016水翼高雷诺数流动中验证表明,修正模型提高了水翼边界层转捩位置及其它流场参数预测的准确性。     

交错叶轮对双进口两级双吸离心泵压力脉动特性影响研究

为探究交错叶轮对双进口两级双吸离心泵过流部件压力脉动特性的影响，对同一水泵分别配置对称叶轮与交错叶轮作为对比方案，采用实验与数值模拟结合的方法开展研究，量化了吸水室、过渡流道及蜗壳在0.6Q、1.0Q、1.2Q三种典型工况下的压力脉动特性。结果表明：(1)在外特性方面，采用交错叶轮在各工况下的泵扬程与效率均高于采用对称叶轮，且1.0Q工况下可高出2%与3%；(2)在压力脉动特性方面，对于吸水室，各工况下交错叶轮对压力脉动的影响均较小，主频幅值相差不超过2%；对于过渡流道，各工况下交错叶轮对压力脉动均有抑制作用，如过渡流道隔舌处主频幅值较对称叶轮最高可降低13.5%；对于蜗壳，各工况下交错叶轮对压力脉动均有改善效果，如蜗壳隔舌主频幅值最高可削减31.9%。这一发现可为交错叶轮在双进口两级双吸离心泵中的应用提供参考。