基于内流场的可逆式水轮机转轮设计

针对可逆式水轮机效率普遍较低这一问题,借鉴低比转速混流式水轮机的叶片设计理论,对一给定参数的可逆式水轮机进行水力设计、Pro/E三维造型.计算采用雷诺时均方程和RNG κ-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法.数值计算结果表明,可逆机水轮机工况的最优效率达到91％,水泵工况的最优效率达到82％,反复修正模型还有进一步提升的空间.     

选择Pareto非劣解最优方案的量化方法:性价比法

针对多目标优化问题,提出了便于决策者以其偏好选择Pareto非劣解的量化方法——性价比法.通过剖析决策者选择最优方案的基本原则,发现如果从理性出发,以市场法则进行比选,则决策者无论有何偏好,以较低价格得到较高性能的产品,即获得高性价比应是其共同的愿望.仔细观察Pareto前沿分布,可以看到其排布特点具有恒递增或恒递减趋势,且大多分布不均匀,这意味着其中蕴含有不同的变化率及敏感性,从中可以挖掘出新的内在规律性.由这一认识出发,借鉴"性价比"概念,构造出各相邻非劣解对应目标函数值的平均变化率,得到了类似于"性价比"概念的灵敏比;将灵敏比无量纲化后,根据支配关系,筛选出Pareto非劣解集中新的非支配子集,进一步缩小了选择范围.以上述成果为基础,提出了各Pareto非劣解相对于不同目标函数偏向度的计算方法,实现了Pareto非劣解的量化评价,进而有助于决策者根据偏好选择非劣解.最后,通过具体实例的计算,验证了文中所述方法的可行性和有效性.本文研究对于多目标优化的求解与应用具有很好的参考价值.     

双流道水力透平的性能预测与结构优化

借鉴低比转速混流式水轮机的叶片设计原理与双吸泵的结构型式,设计出一种卧式双流道混流式水力透平机.为了对其结构进行优化,保证性能和最大化水能回收效率,又能最大限度地降低研究成本,对导水部件采用几种不同翼型导叶的方案进行了探讨.研究结果表明:利用传统的头部较厚的导叶不利于水流绕流,在导叶头部处能量损失严重,而添加头部修型的负曲率导叶的水力透平效率最优,且在小流量工况下其水力性能较其他方案好,表明该导叶应用工况范围广,选择该设计要求下水力透平的导叶,缩短了产品设计周期与节约了成本,为将来水力透平机的结构优化和性能预测提供了有益的理论和实际应用参考.