竖缝位置对异侧竖缝式鱼道水力特性的数值模拟与分析

异侧竖缝式鱼道具有能较好适应水位变化、消能效果明显和水流流态较好等特点。根据设计准则，对研究区域内的鱼道进行体型设计，采用数值模拟的方法，探究竖缝位置变化对异侧式竖缝鱼道水力特性的影响。模拟结果表明：竖缝位置对异侧竖缝式鱼道池室最大流速几乎没有影响，对主流区最大流速沿程变化影响较小；随着竖缝中心逐渐向池室中央靠近，主流区沿程最大流速衰减率先逐渐变大后趋于饱和；主流区左上部分回流区大部分流速逐渐减小后又增大，右下部分回流区大部分流速逐渐增大，两侧回流区面积比值逐渐减小；竖缝位置距池室侧壁为池室宽度的0.13～0.50时，池室内紊动能最大值变化范围在0.074～0.116 m²/s²之间；竖缝位置距池室侧壁为池室宽度的0.23～0.40时，池室内水流流态最佳，能显著提高研究区域内的半洄游性鱼类的洄游效果。研究结果对相关鱼道工程的设计具有参考作用。     

异侧竖缝式鱼道的数值模拟及试验研究

竖缝式鱼道具有隔板型式简单、水流条件好、主流位置明确等特点,适宜喜爱不同水层鱼类洄游,是目前应用最为广泛的过鱼工程。参考规范要求,以实际工程为例,初步设计3种鱼道池室隔板型式,利用数值模拟的方法,以第1种鱼道池室结构搭建数学模型计算出的竖缝位置流速和池室表层水流流态,与物理模型试验结果进行对比,验证数学模型隔板型式尺寸优化的合理性。根据池室内的水力特性优化隔板型式,对确定的优化隔板型式以比尺为1∶5的局部物理模型试验对不同竖缝处不同水深进行流速测量,以尺为1∶20的整体物理模型试验对竖缝处流速以及沿程水深进行测量。试验结果表明,当鱼道出口水深不小于进口水深时,即运行工况1和运行工况4,各隔板竖缝附近流速均小于设计流速1.2 m/s,当鱼道出口水深小于进口水深时,即运行工况2和运行工况3,鱼道进口处隔板竖缝附近流速较大,运行工况2时,最大流速为1.319 m/s;运行工况3时,最大流速为1.561 m/s,均超过设计流速1.2 m/s。建议鱼道在工况1和工况4条件下运行。同时对始水状态下鱼道的水力特性进行分析,建议采用流速为4 m/s的冲击流速值加强对鱼道首部数级水池隔板与导板的结构设计...     

三相三线电能表第一元件电流显示负值的原因（续完）

<正>Q₁=U_uvI_usin(30°+φ_u)Q₂=U_wvI_wsin(150°+φ_w)无功功率为Q=Q₁+Q₂=U_uvI_usin(30°+φ_u)+U_wvI_wsin(150°+φ_w)=cosφ因为φ=0～±90°,将这180°以90°为一段等分成两个区间,研究这两个区间段的有功功率P和无功功率Q的特性。当-90°≤φ<0°时,P=-sinφ>0,Q=cosφ>0(第一象限)。当0°<φ≤90°时,P=-sinφ<0,Q=cosφ>0(第四象限)。     

联合收获机360 °脱粒分离装置设计与试验

为了解决纵轴流脱粒装置在作物喂入量较大时易出现分离不彻底、破碎率高、损失率高及脱粒功耗大等问题,设计了一种联合收获机360°脱粒分离装置。该装置主要由脱粒滚筒、上部凹板筛、下部凹板筛、回流板及凹板筛间隙调节装置等构成。通过高速摄影试验,分析了装置不同区域的脱粒、分离过程。通过作业效果对比试验,证明360°脱粒分离装置能有效降低籽粒破碎率和损失率。为了解360°分离装置不同区域的分离性能,进行了不同区域分离性能对比试验。为了解上半部分凹板筛分离性能与作业参数的关系,以滚筒转速、导流板角度及凹板筛间隙为影响因素,以顶部凹板筛分离脱出物重量为试验指标,进行了单因素试验。结果表明:在0°～180°范围内分离出的脱出物质量明显高于181°～360°范围;在0°～180°范围内, 121°～180°范围分离出的脱出物最多;在181°～360°分离范围内,301°～360°范围分离出的脱出物最多。上半部分凹板筛分离性能随着滚筒转速的升高而升高,随着导流板角度的增大而增强,随着凹板筛间隙的增加而降低。研究结果可为改进纵轴流脱粒分离装置结构和参数优化提供参考和依据。     

基于动态边界的90°弯管壁面渐进磨损特性

固定边界磨损预测方法只能得到磨损初始边界状态下的磨损特性,无法获得壁面破坏后的流场动力学响应.由此,基于计算流体力学提出动态边界的水力机械过流壁面渐进磨损数值预测方法,通过研究90°弯管在不同磨损时刻的磨损表面形貌,流场特性、磨损特性和颗粒冲击特性,揭示由于过流壁面磨损形貌演变引起的多相流特性和磨损演变机理.研究结果表明：在来流速度6.3 m/s、颗粒体积分数为0.35%的90°弯管中,磨损主要集中在末端(50°～90°)内壁附近,且在20 000 h以后,外侧内壁的平均磨损率与内侧之比增大到2倍附近;颗粒冲击速度呈现先增加后减小的规律,最大变化量为0.81 m/s,而颗粒冲击角度呈现近乎线性增加,平均最大增幅为1.13°;此外,磨损坑内颗粒冲击速度减小,磨损坑边缘冲击速度增加,说明随着磨损时间的增加磨损范围会进一步扩大,研究结果为弯管的磨损防护提供了一定的参考.     

水肥一体机EC传感器安装特性试验研究

【目的】确定水肥一体机EC传感器最佳安装角度。【方法】通过试验测定不同安装角度条件下,肥液的电导率值。【结果】从偏差系数可以看出,90°条件下(EC传感器处于水平位置),EC传感器所测得的EC值波动范围最小,其EC监测通道监测效果最好。且90°、135°、180°条件下,EC监测通道的监测效果要明显优于0°和45°条件。【结论】水肥一体机的EC传感器最佳安装角度为90°。同时,为避免溶质粘附在EC传感器的电极上面影响测量精度,应选用90(°水平方向)安装EC传感器,而不采用135°和180°条件安装。     

河道型水库干支流交汇段水力特性数值分析

以典型河道型水库库区主流与支流交汇段几何尺寸与来流条件为参照,建立了三维概化数学模型并开展多情景数值分析,以揭示不同交汇角对干支流交汇段关键水力特性变化的影响.重点研究了交汇角α分别为30°,60°,90°,120°,150°的5种工况,计算结果表明:在不同交汇角条件下均存在紊动能高值集中区域,且紊动能与交汇角大小存在正相关关系,即随着交汇角增大,紊动能峰值区域的面积及峰值大小显著增大;不同交汇角条件下床面切应力最大值均由交汇口向支流上游沿程递减,而当α<90°时断面流速变异系数沿程先增大后减小,当α≥90°时断面流速变异系数沿程减小;另外,当α<90°时,床面切应力和断面流速变异系数与交汇角大小存在负相关关系,而当α≥90°时,这2个特性指标随着交汇角增大而递增.     

导叶周向安装位置对离心泵叶轮径向力的影响

为研究导叶和环形蜗室周向相对位置对离心泵叶轮径向力的影响,以一配有导叶和环形蜗室的离心泵为研究对象,设计相对位置角α分别为0°,10°,20°和30°的4套计算方案.采用ANSYS CFX对泵内全流场进行非定常的数值模拟,并通过试验对数值计算结果进行验证.基于数值计算结果,分析了导叶和环形蜗室不同相对位置下泵能量性能和叶轮径向力的变化规律.结果表明:α的变化对泵能量性能有明显的影响,不同的α下,扬程的最大变化为1.95%,效率的最大变化为1.39%,且α=20°时,其能量特性最优;随着α的增大,径向力脉动的幅值先减小后增大,α=20°,其脉动幅值最小,为最大脉动幅值的80%;随着α的增大,径向力脉动的主频先增加后减小,主频和次频对应的脉动幅值则先减小后增加,α=20°时,主频和次频处的脉动幅值最小;α的改变会对径向力矢量的分布产生影响,当α=0°和30°时,其分布具有较强的规律性,且α=0°时,其分布更有利于离心泵的长期运行.     

多段曲线拟合弹齿式枝条捡拾参数反求法求解

为了达到矮砧集约栽培种植模式果园行间果树枝条高效还田处理的目的,研究了拖拉机悬挂式枝条粉碎设备的关键部件—弹齿滚筒式枝条捡拾器。通过分段设计弹齿在空间的理想运行姿态及运动轨迹,来满足捡拾枝条过程中不同阶段的捡拾要求。使用反求法,建立弹齿滚筒式捡拾器的数学模型,编制人机对话软件,对滑道中心函数曲线求解,并进行曲线拟合及其数据后处理,同时优化曲柄半径L1、弹齿长度L2、弹齿角度β、十字架半径r、弹齿与曲柄夹角θ等变量参数,以达到捡拾枝条时各项参数最佳匹配的性能要求。优化后的具体参数为:L1=50 mm、L2=170 mm、r=80 mm、θ=55°,α在一个周期内顺时针旋转,将其分成了5段,即α1、α2、α3、α4、α5,相对应转动的角度分别是45°、45°、90°、90°、90°。与α每段对应的β值,即β1、β2、β3、β4、β5,对应的角度范围分别是:65°>β1> 60°,60°>β2>-70°,-70°>β3>-220°,-220°>β4>-280°,-280°>β5>-295°(65°)。     

基于CFD的90°弯管水头损失计算的参数敏感性分析

计算流体动力学在水利行业中得到了广泛的应用。【目的】从众多不确定因素中找出对CFD建模有重要影响的敏感性因素,并分析其对计算结果的影响程度,优化90°弯管的CFD建模方案。【方法】采用单因素分析方法,分析了网格尺寸、湍流模型、水体密度、运动黏滞系数、当量粗糙高度等参数对计算结果的影响。【结果】RNG k-ε湍流模型计算结果与经验系数计算结果相对误差在±5%以内,能有效模拟弯管湍流流态;该湍流模型无需较小的网格尺寸,能够利用较小的计算资源得到精度较高的计算结果;当水体温度高于15℃时,三维流场计算软件能够对水体密度和运动黏滞系数进行修正,使计算结果精度更高;模拟水力光滑管道时,水体密度和运动黏滞系数对计算结果影响较小。【结论】工程算例模拟计算中,应当充分考虑模拟对象的体型和材料特点以及水体温度等因素,选取适当的参数值,能有效地降低计算成本,提高计算精度。     

可移动微型低速风洞的设计与试验

针对大型风洞造价昂贵,开机成本高且实验段风速稳定性较差,对低成本热敏风速传感器、集沙仪、皮托管等设备的测量、检验及标定等工作带来不便等问题,结合风洞设计原理,采用小体积多叶风机及高性能变频调速器,设计了一种能够快速准确地提供稳定风源的低成本可移动微型低速风洞,并通过增加大角度扩散段的方法提高收缩比。该风洞为圆形闭口低速风洞,总体尺寸长2.63m,入口直径60mm,实验段直径0.12m、长0.3m,稳定段直径为0.3 6 m、长0.3 6 m;采用铝箔厚0.0 6 mm的六边形蜂窝器和3层阻尼网对气流进行整流,获得相对稳定均匀的流场。实验表明:该风洞入口风速为0~38.6m/s,实验段风速0~17.6m/s,风速精度达0.2m/s;实验段内部气流均匀性和稳定性较好,中心截面处边界层厚2.26mm,沿气流方向静压梯度小,流场稳定部分占其截面积的70%以上,满足实验设计要求。     

插板式叶轮排肥器安装角度的优化与试验

为改进插板式叶轮排肥器的肥料填充性能,针对插板式叶轮排肥器的安装角度,采用离散元仿真技术进行了试验研究。以体积确定的叶轮槽轮单圈排肥量作为基准,在叶轮转速30r/min、开度40mm的条件下,对安转角度从0°~90°开展7组离散元仿真试验。结果表明:安装倾角为36.4°时,排肥器单圈排肥量与基准值一致,且在该角度±10°范围内均满足相对误差小于5%的施肥要求。在该安装角度下开展了3种肥料的验证试验,结果表明:安装角度为36.4°时,不同肥料单圈排肥量与开度呈线性关系,开度全调节范围内单圈排肥量线性回归的R 2为0.995以上,满足插板对工作长度调节的需求,与仿真结果基本吻合。本研究为插板式叶轮排肥器的设计优化提供了参考和理论依据。     

肘形进水流道水力优化仿真计算与试验

为了分析大型泵站肘形进水流道的开挖量与流道水力损失及内部流态之间的变化规律,对流道设计进行了研究.设计了8组肘形进水流道方案,其中1-4组方案流道底板上翘角度不同(方案1底板上翘角为0),5-8组方案流道后壁弯曲段半径R不同.基于雷诺平均N-S方程和标准k-ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,模拟了额定流量下肘形进水流道的8组方案三维流场.结果表明:1-4组,底板倾角不断抬高.当底板上翘7°时,流道水力损失只有略微增加,流道进口底板较方案1抬高1.15 m;继续增加底板倾角,水力损失明显增加.5-8组,流道后壁弯曲段半径R不断减小.当R为1.03倍叶轮直径时,水力损失较方案1增加14.5 mm(水力损失以水头高度表示),整体流道底板抬高0.36 m;若继续减小R值,水力损失明显增加.对优选的底板上翘7°流道方案进行模型试验.换算到原型后,流道水力损失与计算结果基本吻合.     

透水丁坝对不同曲率弯道内三维水流结构影响数值模拟研究

透水丁坝相较于传统丁坝,具有更加卓越的稳定性,安全性,可靠性,因此在绿色航道推广中得到重视,研究的目的在于对比不同曲率河道内三维水流结构变化,进而为不同曲率河道治理提供依据。研究采用数值模拟与实测相结合的方式,对3种湍流模型进行比选和验证,Standard k-ε,RNG k-ε,Realizable k-ε三种湍流模型內岸模拟流速和实测流速相关性系数均低于外岸,RNG k-ε湍流模型实测流速和模拟流速相关性系数最高,最终采用RNG k-ε模型对90°和180°弯道模拟,并对三维流线,流速,床面剪切,水面线分析。结果显示丁坝下游回流区涡轴线受垂向和径向速度梯度影响出现不同程度倾斜,水流撞击2号丁坝在丁坝之间产生两个相反方向的涡,这将对透水丁坝群结构稳定形成威胁但同时也会防止大量泥沙在透水丁坝之间淤积,保证透水丁坝在使用过程中不至于丧失透水性。河道曲率增大导致强剪切层向內岸迁移,180°弯道内出现两个强剪切层,这将导致河床向阶梯型演化,对于曲率大而且狭窄的山区河道在布置透水丁坝后要对內岸侵蚀效果评估,防止强剪切层迁移对內岸构成威胁。水面线呈现内低外高的现象,且在x/L=0.48～0.5的...     

变角度水面矢量推进器性能分析

现行大方形系数两栖平台在水中排水航行,受到"兴波阻力墙"的影响,速度难以提高。为了减阻提速,以蛇怪蜥蜴为仿生对象,提出了一种变角度的水面矢量推进器,通过角度和转速控制,实现了驱动力矢量输出的新模式;增加了托举力和转矩驱动,为平台水上低阻高速航行提供了新思路。进一步结合PISO算法和两相流瞬态分析,建立了推进器的流体动力学模型,分析了运动参数和结构参数对三维驱动输出的影响,并进行了试验验证。结果表明:叶片角度从0°到90°增大,实现了驱动力输出角从-6.85°到51.95°的矢量连续变化,且存在驱动均衡输出区间[40°,60°];托举力与轮辐长度呈线性关系,且推进力、转矩与轮辐长度呈二次函数关系;随转速增加,驱动输出增加,转速为5 r/s时因流场恢复能力不足导致频率为转速的2倍;托举力随轮毂宽度、直径的增加而减小。研究结果为深入开展推进器驱动调节和平台航行控制打下基础。     

基于均匀试验设计的黄瓜采摘机械臂参数优化

基于黄瓜采摘要求设计了一台黄瓜采摘机械臂,通过采用欠驱动机构减少了驱动,降低了机构复杂性。针对欠驱动机构运动不确定性导致该机械臂在工作过程中滑道出现大幅度摆动而降低了机构稳定性的问题,为降低滑道摆动角度峰峰值,借助均匀设计方法完成结构改进模型的Adams仿真试验方案设计,并对不同参数取值下滑道摆动角度峰峰值利用二次多项式回归分析,得出影响滑道摆动角度峰峰值的显著性依次为滑轨倾角、滑轨高度、驱动速度,且滑轨倾角和驱动速度之间存在显著交互作用的结果。最后,利用DPS软件进行变量寻优,得到最优结果为当直线滑台驱动速度为227.25mm/s、滑轨倾角为14.36°、滑轨高度为55.36mm时,滑道摆动峰峰值可达到最小值0.367 9°。基于优化结果制作样机,试验证明滑道的摆动角度峰峰值从0.835 8°降低到0. 375 9°,取得了显著的优化效果。     

基于双切圆寻线模型的农机导航控制方法

针对油菜直播机组导航作业中田头换行、转弯等直线跟踪之间的衔接控制问题,设计了一种适用于2BFQ-6型油菜精量联合直播机导航的双切圆寻线模型控制方法。对初始偏差较大时拖拉机的寻线路径进行了定量分析,获得最优寻线路径的几何关系,依据该关系构建控制决策方法。所建决策方法根据拖拉机位姿状态选择相匹配的控制方程组,计算获得前轮转角以实现导航控制。进行了双切圆寻线模型参数仿真优化和性能与适应性仿真试验。使用该模型控制器进行拖拉机路面导航试验,结果表明:当行驶速度为0.7 m/s,拖拉机与目标直线初始横向偏差为7 m,初始航向偏角为90°时,控制器横向偏差响应的超调量不超过3%,上升时间小于14 s,调节时间不大于19 s,较纯追踪模型方法的超调量和调节时间更小;田间和路面试验结果表明:该模型控制方法对2BFQ-6型油菜精量联合直播机导航作业过程中的对行播种起始位姿调整和套行作业自动转弯操作具有指导价值。     

高效平面S形轴伸泵装置优化设计与模型试验

平面S形轴伸泵装置是低扬程泵站的重要装置,现有的平面S形轴伸泵装置效率较低,难以推广应用。对传统的S形弯管和流道进行优化设计,提出平面S形轴伸泵装置方案,通过CFD数值模拟计算,获得了全流道内部流场,显示了优良的流动特性,进水流道出口轴向流速均匀度达到99.2%以上。泵装置在高精度水力机械试验台进行试验,其性能在水泵叶片角2°下流量Q=244.21 L/s,扬程H=2.003 m,最高装置效率为78.35%。在叶片角-2°下,流量Q=232 L/s,扬程H=1.05 m,效率为68%,满足设计运行工况运行要求;叶片角-2°下最高效率点出现在Q=213.79 L/s、扬程H=1.74 m,效率为77.1%。泵装置最高运行扬程大于3 m,满足泵站最高扬程运行要求。模型泵装置试验的结果,验证了数值计算结果,二者在高效区一致。在叶片角度-4°、-2°、0°和2°,扬程1.7~2.0 m时,模型试验最高泵装置效率为77.1%~78.35%,达到实际工程应用的较高要求。高效平面S形轴伸泵装置在黄金坝闸站实际工程应用表明,泵机组运行平稳,性能良好。     

陕西某关闭冶炼厂土壤重金属污染评价与工程修复

实地采集了15个土壤剖面样品,并对其中的Pb、Cd、Hg、As、Cu、Cr、Zn和Ni含量进行分析监测,采用潜在生态危害风险评价法对研究区域土壤中重金属的污染状况进行了评价,并通过工程措施进行了污染土壤修复治理。结果表明,在0~20 cm土层范围内,Zn质量比在89.80~724.03 mg/kg之间,Cu质量比在28.89~1 271.81 mg/kg之间,Hg质量比介于0.04~4.48 mg/kg之间,Pb质量比介于48.69~12 021.15 mg/kg之间。Cd质量比在0~120 cm范围内均超过了土壤环境质量二级标准,而且Pb、Cd、Hg、Cu和Zn在0~120 cm范围内全部超过了关中塿土背景值。潜在生态危害风险评价表明,Cd的潜在生态危害系数范围为26.0~21 118.6,轻微、中等、较强、很强和极强的生态危害频率分别为4.3%、15.2%、19.6%、15.2%和37%;Pb的潜在生态危害系数范围为0.1~120.2,轻微、中等和较强的生态危害频率分别为93.5%、4.3%和2.2%;Hg的潜在生态危害系数范围为0.1~83.4,轻微、中等和较强的生态危害频率分别为59.3%、39.4%和1.3%;As、Ni、Zn和Cu均具有轻微生态危害。研究区域土壤重金属污染主要是Cd、Hg和Pb等形成的复合污染。采用原位挖掘-异位固化-客土回填法,对研究区域进行污染土壤工程修复,可获得良好的修复效果。     

塔型风送式喷雾机导流结构参数优化

针对风送式喷雾机气流腔室顶部气流较弱、风机吹出的高速气流无法被均匀的导向至各出风口的问题,应用STAR-CCM+流体仿真软件、采用正交试验法对风送式喷雾机的导流结构、入口风速等参数进行优化。利用STAR-CCM+软件对不同导流结构参数的喷雾机内部流场进行仿真分析,通过监测喷雾机出风口处的风速值,判断导流结构安装的合理性。通过调整导流结构的布置,改善喷雾机内部气流的导向过程,使得风机产生的高速气流可以被最大化的均匀导向至喷雾机各出风口处,调整气流在喷雾机顶部出风口处的分布效果。结果表明:当喷雾机入口风速为16 m/s,风机安装位置即风机圆心距地面450 mm,导流板5的安装角度为50°,内隔板安装夹角为20°时,各出风口监测点处的平均速度为22.57 m/s,塔型喷雾机各出风口速度均能满足作业需求且分布均匀,实现了果树不同高度冠层均匀着药的目的。