滴灌用泥砂分离器的性能预测与改型设计

为了改善滴灌系统泥砂分离器的性能,利用CFD软件对旋流式固液分离器内固液两相流场进行三维数值模拟.针对计算与试验结果分析原型机流场存在的问题,根据水力旋流器分离旋流动力学要求和数值模拟结果对泥砂分离器进行改型设计.通过改变分离器进口、溢流口形状与尺寸、圆锥体与分离柱高度的比值等,寻求分布合理的内流场,使改型后的泥砂分离器具有符合设计要求的分离性能.改型后的泥砂分离器具有更高的分离效率和较低的压力损失,试验结果与预测结果比较吻合.     

离心式泵站并联调速运行的优化控制

通过对离心式水泵高效工作区的性能曲线进行二次拟和,分析离心式水泵机组并联调速运行特性.以机组最小功耗为目标函数,以系统流量为约束条件,建立泵站并联调速优化运行控制的数学模型.将不同转速泵并联调速的最优控制问题转化为求解多元函数条件极值问题,采用拉格朗日乘数法和非线性方程的Newton解法求解该模型,得到并联调速机组优化运行时工况点的计算方法.仿真结果证实该模型有效、可行,给出的优化控制方法可以在一定程度上节约泵站的运行成本.     

超常规低比速轴流定桨式转轮设计及其CAD系统

分析轴流定桨式水电站枯水期小流量下不能发电的原因,提出减容增效改造方案,并指出超常规条件下的设计特点．允许目标转轮叶片出口处有较常规设计值大的正向环量存在,能保证在此工况下的无分离流动．以奇点分布法为基础,利用Visual Basic和AutoCAD开发出低比速轴流式转轮叶片水力设计CAD软件,解决了多哇电站冬季发电问题,并给出了算例．     

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.     

气液固三相流在机械搅拌充气式浮选机内运动的数值模拟

针对机械搅拌充气式浮选机内部气液固三相流动比较复杂的情况,对有效容积为165 m3的大型机械搅拌充气式浮选机进行研究.采用Mixture多相流模型、k-ε湍流模型和雷诺时均 N-S方程,对浮选机内部的气液固三相流流动进行三维湍流数值分析.通过对内流场的数值模拟,分析机械搅拌充气式浮选机内部的流动,得出浮选机内部气液固三相的速度、体积分数、湍流强度和迹线等的分布规律.     

不同固相体积分数下水轮机内部两相流动的数值模拟

基于N-S方程,运用k-ε-Ap模型,采用笛卡尔坐标系、混合四面体非结构网格和SIMPLE算法,将混流式水轮机蜗壳、固定导叶和活动导叶作为耦合整体,对引水、导水部件在不同固相体积分数的含沙水两相流介质流动时的内部流场进行数值模拟计算.探讨不同固相体积分数下引水、导水部件内部流场两相流动机理,分析和预测不同体积分数的泥沙两相流动时蜗壳、固定导叶、活动导叶等部件的泥沙磨损状况.研究结果表明,不同固相体积分数时水轮机引水、导水部件内部流动特性具有明显差异,各部位磨蚀状况也各不相同,这与电站的实际磨损情况基本吻合.     

T型槽干气密封内微流动特性的数值计算

在N-S方程的基础上,考虑微尺度效应对干气密封内部流动的影响,推导出T型槽内气体稳态流场的非线性运动方程.应用有限差分思想,将非线性偏微分方程通过迭代增量线性化方法转化为线性代数方程组,通过迭代进行数值求解,获得T型槽内气体的速度分布和压力分布,近似求得不同气膜厚度时T型槽内气体泄露量和开启力分布.计算结果和其他文献中的实验结果基本符合,证明该理论分析方法在干气密封系统优化设计的可行性.     

基于PRO/E的水力透平转轮实体建模的新方法

利用水力机械二元理论方法设计出一种低比转速混流式水力透平.鉴于采用其他三维造型方法给超低比转速混流式水力透平复杂的转轮叶片三维造型带来的较大误差,基于PRO/E 4.0的曲面处理能力,从叶片木模图提供的数据资料出发,将水平截面图中截线的前缘点与部分后缘点往外移动,采用读入点数据文件的方法建立叶片型面的空间样条曲线模型.为了实现实体模型的精确性,采用合并曲面的方法对叶片上冠、下环及进水边进行修型,构建出更精准的叶片空间型面,克服了以往利用木模图的二维线条直接生成转轮叶片而出现的不正常凹凸现象.利用该几何建模方法可以更进一步提高转轮内部流场数值计算、性能预测以及数控加工的准确性.     

基于遗传算法与模式搜索法组合的MPPT技术

针对传统单一MPPT算法无法兼顾动态性和稳态性的问题,尝试将传统遗传算法与模式搜索法进行组合应用于光伏发电MPPT控制,技术原理是当系统靠近功率曲线两端时采用遗传算法跟踪,当系统位于最大功率点附近采用模式搜索法跟踪.通过MATLAB/Simulink仿真分析,分别对比研究了扰动观察法、电导增量法、模糊控制法与组合算法跟踪光伏发电最大功率的输出特性.研究结果表明,遗传算法和模式搜索法的组合算法与扰动观察法、电导增量法和模糊控制法等传统最大功率跟踪方法相比,具有响应速度快,控制精度高,稳定性良好等优点.