基于流固耦合的离心泵蜗壳振动特性优化

针对具有超厚叶片的离心泵叶轮与蜗壳匹配问题,采用双向耦合方法对3种蜗壳结构产生的振动位移和振动速度进行了数值模拟。计算结果表明,由于叶轮与隔舌之间的流场动静干涉作用,蜗壳受到交替的激振力作用,在不同时刻振动位移和振动速度分布呈周期性变化;蜗壳基圆直径与叶轮直径的比值D3/D2对蜗壳振动有明显的影响,当D3/D2≤1.013时,超厚叶片出口压力诱导蜗壳振动强烈;当D3/D2逐渐增大时,蜗壳振动明显减弱。在设计工况下,方案A（D3/D2=1.013）振动位移最大值为4.288×10-6m,振动速度最大值为8.547×10-4m/s;方案C（D3/D2=1.19）振动位移最大值为2.923×10-6m,振动速度最大值为5.253×10-4m/s;优选方案B（D3/D2=1.13）的振动最小,其位移和速度最大值分别为2.56×10-6m和4.823×10-4m/s,仅约为方案A的60%。该结果也验证了径向力的作用规律与蜗壳振动特性的直接关联性。     

基于分时电价的梯级泵站输水系统日优化运行

为了提高梯级泵站输水系统日运行效益,通过分析梯级泵站输水系统,提出了梯级泵站输水系统整体运行效率的定义及表达式,分析了梯级泵站输水系统日运行费用的影响因素及优化机制.在此基础上,以日运行费用最小为目标,考虑分时电价,日输水总量,泵站进、出水池水位等约束条件,以时段流量分配、级间水位等因素为决策变量,建立了梯级泵站输水系统日运行费用优化模型、梯级泵站输水系统运行效率优化模型和单级泵站运行效率优化模型,采用基于区间离散的动态规划法进行求解,进而确定梯级泵站输水系统日优化运行方案,包括各时段内梯级间水力(水位、流量)方案和各泵站内运行方案.将该优化方法应用于南水北调东线韩庄运河段梯级泵站工程,结果表明节约费用效果较为显著.     

基于流固耦合的泵组管系振动分析

为了找出管系的振源以及产生的原因,采用有限元法计算管系的模态和谐响应.管壁选用壳单元划分,管壁内流体则采用流体单元,建立了包括泵组的三维空间管系的流固耦合模型,考虑管系的柔性支撑边界条件,进行迭代求解.计算表明,在水泵电机二倍转频48.3Hz附近,管系频率较集中,各测点频率响应数值均较大,50Hz时3号泵出水管垂直方向最大位移响应达13.96mm,计算结果与LMS动态测试系统的测试结果一致.泵组管系的振动原因是由于泵的周期性运动,造成管道内压力和流量的脉动,其变化频率和管系固有频率接近从而引起了共振.     

基于分解协调法的梯级泵站优化模型局部敏感性分析

为了提高梯级泵站的运行效率,对其进行优化调度研究十分必要。以济南市玉符河卧虎山水库梯级泵站为例,基于分解协调法建立了能耗优化模型和日运行电费优化模型,利用修正的Morris筛选法对模型进行了局部敏感性分析。结果表明:对于能耗优化模型,能耗和单位流量(扬程)能耗随着瞬时流量、后池水位的增加和前池水位的降低而增加,参数的敏感性排序为瞬时流量、前池水位、后池水位;对于日运行电费模型,参数的敏感性排序为日调水量、高峰时段最小流量、低谷时段最大流量。在不超过机组承受能力和满足各种运行条件的情况下,高峰时段最小流量越小和低谷时段最大流量越大,日运行电费相对来说越小。研究为梯级泵站的优化调度提供了一定的参考和指导意义。     

多功能管道灌溉工程水源泵站设计参数的几种处理

多功能管道灌溉就是将半固定管道式喷灌与低压管道输水灌溉技术有机结合，根据不同灌溉季节和农作物不同生育期的需要，既可作喷灌，也可作管灌使用。本文提出了其水源泵站的设计流量、设计扬程、运行制度、泵站级配等参数的处理意见。     

基于流固耦合联合收割机横流风机叶轮的动力特性分析

随着谷物联合收割机清选部件宽度的增加,横流风机以风量大、结构紧凑、出口气流沿轴向分布均匀等优点,在联合收割机上得到了广泛的应用。为此,利用有限元分析平台ANSYS Workbench对某型号联合收割机的横流风机进行流固耦合分析,首先分析风机流场对叶轮的作用力,进而分析不同作用力对叶轮动力特性的影响。结果表明:流场对叶轮的作用力分布十分复杂;与只考虑离心力相比,考虑离心力和重力之后叶轮的最大总变形量增加了8.5%;如果再考虑流场压力作用,叶轮最大总变形量增加了3.5%;预作用力对不同阶数叶轮模态振频的影响也不同,不同预作用力下的叶轮模态振频是基本一致的;风机叶轮的干扰频率16.1Hz远小于其前8阶模态振频;ANSYS Workbench简化流固耦合的分析过程,提高了分析效率。     

基于云模型的梯级泵站系统服役状态综合评估

为了准确客观地对高扬程梯级泵站系统服役状态进行定量化评估,以宁夏盐环定高扬程梯级泵站系统为研究对象,通过云理论模型定量化模糊性因素,同时基于云模型数字特征对指标状态进行定量化描述,并构建泵站系统服役状态评估指标体系,构建了评语层标准云模型、要素层隶属度云模型,同时采用排队理论求解指标权重,进而实现泵站系统服役状态的综合评估.结果表明:泵站系统更新改造前与更新改造后2种工况下服役状态综合评价云分别是C_b(0.626 4,0.061 4,0.016 8),C_a(0.842 1,0.100 5,0.012 6),改造前其服役状态处于“较好(V₄)”等级,改造后服役状态处于“好(V₅)”等级,验证评估结果符合实际情况.采用该方法可为梯级泵站系统服役状态评估或类似系统的预测提供有益参考.     

基于双向流固耦合水轮机转轮应力特性分析

为了开展基于双向流固耦合的水轮机转轮叶片应力特性分析,通过坐标变换将直角坐标系下的连续方程和动量方程变换到任意拉格朗日坐标系下,建立流场控制方程,采用FCBI-C方法得到离散方程.在旋转坐标系下建立结构静力学方程,采用有限元法进行离散,得到转轮的有限元方程.使用迭代法双向流固耦合,对流体方程和结构方程进行迭代,直到流固耦合系统收敛.通过基于双向流固耦合的混流式水轮转轮应力场计算可得:单、双向耦合条件下转轮应力和位移分布趋势基本一致,最大点位置相同;转轮的有效应力相对差值随着变形的增大而增大,均在位移变形值最大点最大;变形量大小是单、双向耦合计算结果差别的重要因素,在小变形情况下,精度要求不高时可用单向耦合代替双向耦合进行计算.     

基于声纹监测技术的大型泵站机组振动特性研究

声音和振动是反映旋转机械设备运行状态信息的直接载体,根据声纹监测的原理,通过对数据进行采集、预处理、提取特征值,采用卷积神经网络深度学习识别模型,建立大型泵站机组运行状态声纹样本库和模型库,构建泵站机组振动状态的声纹监测系统,实现大型泵站机组运行状态的实时监测。     

基于ANSYS的冲量传感器流固耦合模态分析

运用ANSYS软件对向日葵联合收获机气力输送结构的冲量传感器进行了流固耦合模态分析,研究了有无流固耦合、冲击板材料和冲击板固支方式对冲量传感器固有频率和振型的影响,分析了冲量传感器固有频率对收获机测产精度的影响。结果表明：冲量传感器固有频率越大,系统稳定性和灵敏性越好;流固耦合作用明显提高了冲量传感器的1阶固有频率,但并不改变固有振型;冲击板材料影响冲量传感器1阶固有频率,且冲击板材料特性相近时对振型影响较小,其中亚克力材料冲击板的冲量传感器1阶固有频率最大为46.913Hz;冲击板固支方式影响冲量传感器固有频率和振型,其中中间固支方式的1阶固有频率最大为35.548 Hz。通过向日葵测产试验台验证试验,得出亚克力冲击板的冲量传感器测量最大相对误差最小为2.1%,中间固支方式的冲量传感器测量最大相对误差最小为2.37%。由此验证了仿真分析的合理性。     

多协议网络技术在梯级泵站监控系统中的应用

通过对东深供水改造工程计算机监控系统网络结构及多种通讯协议并存的分析，研究了梯级泵站中具有多层冗余结构的局域和广域以太网及多协议现场总线技术方案。大型调水泵站中的成功开发与应用表明。多协议网络技术在梯级泵站中的应用，在技术上是可行的，且具有良好的发展前景。     

梯级供水泵站停泵水力过渡过程分

阐述了梯级供水泵站停泵水力过渡过程的特点，结合工程实例，应用特征线法对两级泵站同时事故停泵或其中一级泵站事故停泵时可能出现的断流弥合水锤、下游泵站进水池抽空或漫顶的问题进行了计算分析，并提出了相应的控制措施。     

大型泵站机组振动测试方法

江苏省皂河抽水站是我国最大的混流泵站,安全鉴定成果对其更新改造项目的内容和深度起着关键作用。以皂河抽水站为例,在全面调研分析基础上,对主机组的检测内容和项目作了分析。针对大型机组的特点,对机组现场振动、噪声检测采用了国际上先进的虚拟仪器进行测量,并采用先进的软件进行了频谱和小波分析。分析认为,可根据具体情况对泵站提前进行安全鉴定,而不限于投运25年以后;皂河站水泵机组在-8°的叶片角度下运行,相对比较稳定。     

旁通管在供水泵站流体过渡过程控制中的应用

结合呼和浩特市引黄供水工程管线长、坡度平缓且进水池水位高、管轴线为倒坡的特点，分析了该系统事故停泵水力过渡过程的特点是水锤压力不大，但由于管中水体汽化而大量存气，提出了在水泵两端并联一根旁通管的工程措施，并介绍了旁通管的工作原理及其边界条件的数学模型，通过数值模拟分析验证了该方案的可行性。     

装备封闭式吸水罐的泵站水力学特性

针对吉林省某高扬程调水泵站进行了CFD数值计算.在网格无关性检查的基础上,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对单泵运行、2台泵和3台泵同时运行的不同工况进行计算.从水力损失、流线图、流速分布均匀度和速度加权平均角度等方面对比分析了这些工况的水力损失和内部流场的差异.研究结果表明,边机组在吸水罐内没有正对喇叭管的旋涡,对应的吸水管内流线较为光顺,未发生“S”型扭曲.对于单泵或多泵组合运行,边机组和边机组组合运行时的流速分布均匀度和速度加权平均角度最高,比中间机组和中间机组组合运行时的分别平均高1.8%,5.602°.因此,装备封闭式吸水罐的泵站,中间机组的流态较边机组恶劣,而边机组的流态反而较好.这一结论与常规开敞式泵站恰好相反.针对这类泵站,若需要单泵或者是2台泵运行时,建议优先考虑1台边机组或2台边机组组合的运行方式.     

管渠结合的梯级泵站扬程优化分配研究

密云水库调蓄工程是保证北京市区供水安全的一项关键工程,极大程度地缓解了北京市水资源供需紧平衡状态。为实现工程的经济运行,以密云水库调蓄工程后三级泵站（郭家坞、雁栖、溪翁庄）为研究对象,基于水力学模型建立梯级泵站扬程优化分配模型,采用IAPSO优化算法对模型进行求解。结果表明：对于管渠结合的梯级泵站输水系统,在不同输水流量下,梯级泵站的扬程优化方案较实际运行方案相比效率可提高5.2%;梯级间水力损失和泵站转速会对优化结果有较大的影响。该研究可为梯级泵站经济运行提供行之有效的运行方案,保证梯级泵站输水系统的安全经济运行。     

基于模态规划法的履带拖拉机车架振动分析与优化

为优化拖拉机车架振动参数,改善驾驶舒适性,本文基于模态规划法对履带拖拉机车架进行振动分析与优化.现场测试了履带拖拉机田间行驶工况下车架X、Y、Z方向的时域振动参数,采用傅里叶分析法获取振动的线性自功率谱参数,数据表明加速度峰值对应频率为8.125 Hz、21.25 Hz、42.5 Hz和85.625 Hz.建立车架有限...     

用蒙特卡罗方法计算泵站前池泥沙淤积

为获得较好的流态,泵站前池中常设有整流底坎、导流墩、隔墩,泵站前池内的水流泥沙运动是一种复杂的三维运动。用标准稳态k-ε双方程二阶紊流封闭模型模拟泵站前池三维流场,在全面分析紊流场中泥沙颗粒受力的基础上,建立模拟泥沙颗粒运动的随机游动模型,并用蒙特卡罗直接模拟方法,计算泵站前池的泥沙淤积。实例计算表明,方法能够得到较为合理的泥沙淤积分布形态,且计算直观、简便、灵活。     

泵站空管启动充水过渡过程的波追踪计算方法

为分析泵站空管启动充水过程的机组工作特性、开阀规律和管路中的压力变化过程,基于波追踪法和界面追踪法建立了泵站空管启动充水过渡过程的刚性模型和弹性模型。某泵站输水系统空管启动充水过程的计算和实验结果表明,两种模型计算得到的泵站短空管启动充水的水力过渡过程与实验结果一致;水泵在阀门开启的过程中流量急剧增大,扬程快速减小,功率增大,在达到极值后随着充水过程的完成,水泵性能参数稳定在工作点。工作阀门后的压强水头为初生波和反射波共同作用的结果。