可逆式水泵水轮机转轮的三维反问题优化设计

王旭鹤; 祝宝山; 曹树良; 谭磊, 农业工程学报 2014年13期 , 期刊

与常规的水泵或水轮机转轮相比,可逆式水泵水轮机转轮要兼顾水泵和水轮机2种工况下的性能,设计要求高、难度大,且影响转轮性能的设计参数较多,很难通过设计-修正-试验的方法获得2种运行工况下性能均优的可逆式水泵水轮机转轮。针对这些困难,该文将三维反问题设计、CFD计算与多目标优化策略相结合,构建了可逆式水泵水轮机转轮的优化设计系统。该设计系统不仅可缩短转轮设计周期,且能对多个运行工况下的多个目标同时进行优化。利用该优化设计系统,以叶片载荷和叶片倾角为优化变量,以水泵设计工况点的转...


叶片低压边厚度对水泵水轮机空化性能与强度的影响

阮辉; 罗兴锜; 廖伟丽; 赵亚萍, 农业工程学报 2015年15期 , 期刊

水泵水轮机转轮叶片低压边相比其他部位更具有空蚀的危险性。首先基于低比转速混流式转轮设计程序,设计了3种具有不同厚度的叶片,厚度差异主要在叶片低压边位置;然后采用数值模拟方法对3种翼型转轮分别进行了3个不同出力的水轮机工况以及3个不同流量的水泵工况的全流道定常数值计算,对比分析了各计算工况下具有不同叶片低压边厚度的转轮的空化形态及流动特征;最后采用有限元方法对转轮叶片强度进行了校核。研究表明:3种叶片低压边厚度分布规律的转轮均满足强度要求。空化性能方面,水轮机42%出力工况下...


可逆式水泵水轮机“S”形区域内部流场特性分析

李君; 王磊; 廖伟丽, 农业工程学报 2014年15期 , 期刊

...率和清洁能源使用率的重要指标,但其装设的可逆式水泵水轮机全特性曲线上的"S"形区域,给机组的稳定运行带来了巨大的挑战,会出现启动成功率低、工况转换和并网困难等一系列问题,致使难以最大程度的发挥抽水蓄能电站的作用。该文以宝泉抽水蓄能电站的1#水泵水轮机为研究对象,通过"S"形曲线的试验值和计算值的对比,证明了通过CFD计算确能反映机组"S"特性的基本特征;通过对2个开度下4个工况的数值计算,分析了蜗壳与固定导叶、活动导叶与转轮以及尾水管内的流线分布情况;通过对10个导叶开度下...


汽车发动机冷却水泵的研究进展

李维强; 李伟; 施卫东; 季磊磊; 赵晓凡, 排灌机械工程学报 2016年01期 , 期刊

...系统对汽车发动机性能具有重要的影响,发动机冷却水泵已成为国内外的研究热点.分析了离心式发动机冷却水泵的结构特点与能量特性,总结了制约汽车发动机冷却水泵发展的关键影响因素.由于发动机冷却水泵的空间结构受限、工作环境温度高、转速变化大,工作过程极易发生汽蚀破坏,严重影响发动机冷却水泵及冷却系统的可靠及稳定运行,易出现轴承损坏、水封失效、振动噪声等问题.从发动机冷却水泵水力性能、汽蚀性能以及可靠性等3个方面综述了近年来国内外研究取得的相关成果,对发动机冷却水泵技术研究的发展和趋势...


水泵水轮机四象限工作区流动特性数值分析

夏林生; 程永光; 蔡芳; 张晓曦, 水利学报 2015年07期 , 期刊

抽水蓄能电站工况转换频繁,过渡过程中水泵水轮机可历经全特性4个象限,不稳定的复杂流动演变使过渡过程中事故频发。本文针对某低比转速模型水泵水轮机进行四象限全流道数值计算,得到同一开度下水轮机内部流态的演变规律。结果显示,在水泵区部分负荷工况,导叶区产生旋转失速现象,失速区的个数随流量大小变化;失速涡阻塞流道,使局部压力升高,产生周向传播的低频压力波动。在水泵制动区,当转速较高时,离心力作用使得水流不能均匀进入转轮,在转轮内产生旋转失速现象。在水轮机反"S"区,转轮进口产生的回...


水泵水轮机飞逸稳定性及其与反S特性曲线的关联

杨建东; 曾威; 杨威嘉; 姚尚武; 郭文成, 农业机械学报 2015年04期 , 期刊

抽水蓄能电站的安全稳定运行与水泵水轮机反S特性直接相关。在电站甩负荷工况下,时有发生调速器事故,导致水泵水轮机导叶拒动,使机组进入飞逸工况。而由于水泵水轮机的反S特性会使得机组参数不能像常规水轮机一样快速收敛,甚至出现振荡的现象,导致事故进一步扩大。针对布置有下游调压室的抽水蓄能电站,采用线性化处理方法获得了水泵水轮机反S特性曲线的传递函数,并建立了流道-水轮机-发电机耦合的常微分数学模型,并进一步推导了水泵水轮机飞逸工况稳定性的判别条件。结果表明飞逸振荡的现象由多种因素共...


水泵水轮机反水泵工况区压力脉动特性分析

李琪飞; 蒋雷; 李仁年; 权辉, 水利学报 2015年03期 , 期刊

为研究水泵水轮机反水泵区的压力脉动特性,以某抽水蓄能电站模型水泵水轮机为研究对象,基于分离涡湍流方法(detached eddy simulation,DES),对水泵水轮机反水泵工况进行了数值模拟。探讨了全流道三维湍流场特性,并与试验结果相对比,分析了水泵水轮机在反水泵工况区压力脉动特性。结果表明,反水泵工况下,转轮与导叶之间和尾水管内的主频均为0.143倍转频,主频幅值占混频幅值比例分别达到12%和34.6%。通过流场分析,发现尾水管锥管段内的螺旋形涡带结构是导致这种低...


中央空调冷源系统变负荷运行控制机理与应用研究

刘雪峰, 华南理工大学 发表时间:2012-04-06 博士

...与运行的理论基础,本文分别对冷水机组群控、冷冻水泵组群控、冷冻水系统管网变温差控制、冷冻水系统变压差控制进行了理论理论研究和实验验证,在应用研究的基础上开发了中央空调智能优化控制系统。冷水机组大部分时间运行在部分负荷条件下,根据承担部分负荷的方式不同,本论文建立了求解单台冷水机组压缩机能效比、蒸发温度、冷凝温度的数学模型,以及多台同型号机组不同并联运行方式的压缩机能效比的数学模型,并对比分析其运行特性。结果表明,离心式冷水机组只有在70%~100%负荷率条件下才能维持较高的...


并联水泵变频运行的效率保障技术研究

孟娜, 哈尔滨工业大学 发表时间:2013-06-01 硕士

作为动力输送设备,水泵的输送能耗在各供热空调系统总能耗中所占比例较大。为了减少能耗,往往采用水泵变频调速的运行方式。但是在多台水泵变频运行过程中,往往由于水泵配置方式与变频控制方式等的不合理,不仅造成水泵变频运行效率较低,能耗较高,而且有可能造成变水量系统运行不稳定。针对上述问题,本文提出了水泵变频的末端定阻抗区间控制技术与基于水泵效率的台数切换技术,这两种控制方式相结合,可使水泵始终保持高效运行,并且能耗较低。本文主要通过理论研究分析这两种控制技术的特点及适用性等,并给出...


汽车冷却水泵优化设计及汽蚀振动特性研究

薛党勤, 中国农业大学 发表时间:2015-04-01 博士

汽车水泵是汽车发动机冷却系统中最重要的部件之一,对发动机的动力性、经济性和可靠性有重大影响,其性能的优劣对汽车发动机的冷却系统乃至整个发动机运行具有至关重要的意义。因此在满足噪声振动、汽蚀性能、环保法规等条件下,对其可靠性要求也越来越高。本文以汽车冷却水泵为研究对象,运用数值分析与试验相结合的方法,对两段变曲率叶片叶型进行了优化设计,研究改变曲率位置、进口冲角及叶片包角对其内部流场和外特性的影响。在此基础上,对比分析6叶片及8叶片对汽车水泵外特性及内部流场的影响。另外,对模...


发动机冷却水泵CFD数值模拟研究

沈栋平, 吉林大学 发表时间:2014-12-01 硕士

目前,汽车发动机广泛采用以离心式水泵作为主要动力源的强制循环冷却系统。水泵蜗壳与叶轮的设计决定了水泵的性能,而蜗壳与叶轮的结构导致水泵内部流场非常复杂,一般以实验方法可以测量得到水泵的外特性,而对水泵内部的液体流动情况与规律则不明朗。因此,本文以一汽锡柴CA6DF柴油发动机冷却水泵为例,基于离心式水泵的结构特点和工作原理,首先通过水泵内流场CFD数值模拟揭示了水泵内部的流场细节与叶轮内部的流动机理,同时通过计算一系列工况得到了水泵的流量–扬程曲线与流量–效率曲线,对水泵的外...


基于仿生耦合功能表面的离心水泵增效机制研究

田丽梅; 梅浩然; 李新红; 王银慈; 杨乐; 邵鹏, 农业机械学报 2015年04期 , 期刊

...能,模仿其结构,设计了一种具有实际工程应用价值的仿生耦合功能表面,将其应用到离心式水泵的叶轮表面,进行水泵增效试验研究。研究结果表明:这种仿生耦合功能表面可提高离心式水泵效率3%及以上;仿生耦合功能表面面层材料的硬度对水泵的效率影响显著。分析认为其增效机制主要在于:表面面层材料与基底材料仿生结构的耦合变形降低了叶轮流道壁面的摩擦力及吸收流体介质对叶轮进、出口湍动能的方式实现对流体介质的控制,从而降低离心泵水力损失,实现增效。...


基于TRNSYS的中央空调冷却水系统节能优化仿真研究

刘洋, 华南理工大学 发表时间:2013-05-01 硕士

...参数和中央空调系统冷冻水侧运行参数的变化,在满足冷却水系统运行条件的前提下,实时对冷却水泵和冷却塔电机频率进行优化,达到中央空调冷却水系统节能运行的目的。以2012年9月7日的气象条件和该日此建筑的冷水机组运行情况为背景,利用所建立的中央空调冷却水系统动态仿真平台,对该参数优化方法的节能效果进行了验证,结果显示,该参数优化方法与冷却水定流量运行方法相比节能比例达12.4%,与定冷却水供回水温差控制和定冷却水回水温度控制相比,其节能率分别提高5.1%和3.3%。...


水泵系统状态监测与故障诊断

吕自荟, 哈尔滨工业大学 发表时间:2014-06-01 硕士

水泵系统在工农业生产中有着非常广泛的应用,其运行状况的好坏直接影响着整个生产能否正常进行。要想实现整个水泵系统的状态监测与故障诊断,必须同时监测电、振动、温度、压力、流量等信号,存在投资大,测量难度大,传感器故障率高,流量难以准确测量以及长距离模拟信号传输导致信号失真等诸多问题。对此,本文提出一种主要依靠电信号,结合压力作为辅助信号的水泵系统状态监测与故障诊断方法。采用这种方法可以避开易失真的振动信号和测量精度较低的流量信号,从而改善数据质量,提高故障诊断的准确率;减少待测...


水泵水轮机驼峰区与“S”区数值模拟研究

舒崚峰, 哈尔滨工业大学 发表时间:2013-06-01 硕士

...峰功能的抽水蓄能电站能够有效的实现这一目标。但水泵水轮机的泵工况外特性曲线以及全特性曲线分别存在驼峰区和“S”特性区,这两个不稳定运行区分别会造成泵工况启动过程的不稳定和水轮机工况下的并网困难。为此,需要通过试验研究和数值计算,对水泵水轮机驼峰区和“S”区的不稳定性展开研究,为改善运行曲线、消除不稳定区域提供参考。为实现上述目的,本文对模型水泵水轮机内部流场进行了数值模拟,利用定常计算分析了泵模式与水轮机模式下的内部流场信息,通过改变活动导叶开度,研究了驼峰区和“S”区的发...


煤矿井下排水控制系统设计与优化

付磊, 中国矿业大学 发表时间:2014-05-01 硕士

...箱配有操作按钮和触摸屏,用于设置工作方式和显示水泵运行信息。控制网络选用工业以太网结构,实现PLC与上位机的连接。论文探讨了“节电”、“节省费用”两种不同目标下的优化调度策略。其一是以“节省电费”为目标的基于避峰就谷的优化控制策略,并应用到生产实际中。其二是建立动态规划模型,提出以“节电”和“节省电费”的优化策略,给出了模型的建立方法和求解步骤。控制系统上位机采用西门子WinCC组态软件进行设计,实现了在地面上控制井下水泵的启停和监视其运行的情况。上位机系统具有报警记录、数...


电厂给水泵变频改造研究

赵力, 华北电力大学 发表时间:2014-06-01 硕士

...高不下的重要因素。而高压变频器的应用,可以使给水泵电机在电厂持续发电过程中,根据负荷的变化高效的改变出力,从而节约大量电能,获得较工频运行状态下无选择最大出力所无法得到的可观的经济效益。本文认真研究了给水泵及锅炉给水系统存在的耗能问题,分析了电动机的节电机理,比较了液力耦合器调速与变频器调速的特点,通过对国内另外两家电厂给水泵变频改造实例进行了比较研究,并结合某电厂的实际,对该电厂的给水泵进行了变频改造,其中主要包括系统主回路的改造、前置泵的改造、液力耦合器及供油系统改造、...


水泵水轮机“S”特性预测方法研究

纪兴英, 武汉大学 发表时间:2013-05-01 博士

水泵水轮机运行工况复杂多变,作为水泵水轮机瞬态过渡过程中最重要的环节,水泵水轮机“S”特性是制约水泵水轮机安全、稳定运行的关键因素。严重的水泵水轮机“S”特性会导致机组不能由空载直接带负荷,造成机组水轮机工况并网启动困难;“S”特性较为明显的水泵水轮机,在甩负荷后会出现水轮机空载运行不稳定现象。水泵水轮机“S”特性研究对我国抽水蓄能技术的发展意义显著。根据水力机械实验原理,提出了一种基于CFD的全新水泵水轮机“S”特性预测方法。在“定转速、定水头”的初始条件下对水泵水轮机“...


基于物联网的矿井主排水设备状态监测及寿命管理系统的开发

姚宇, 太原理工大学 发表时间:2016-05-01 硕士

...针对目前我国矿井主排水设备自动化程度不高,主排水泵磨损故障频发、无法给出系统健康状况评价等问题而提出的。矿井主排水设备是煤矿安全排水的重要保障,其运行健康状态直接影响煤矿井下的安全生产。目前,我国大多数矿井的主排水设备自动化程度不高,主要依赖于人工操作完成井下排水任务。而且井下工况环境恶劣,矿井主排水设备输送流体介质复杂,其中含有大量物理和化学磨损因子,导致矿井主排水泵易出现叶轮磨损等故障,严重威胁井下排水工作的正常进行。物联网技术是目前各个行业研究的重点内容之一,我国也推...


叶片低压边的轴面位置对高水头水泵水轮机空化性能的影响

阮辉; 廖伟丽; 罗兴锜; 赵亚萍; 秦鸿哲; 杨众杰, 农业工程学报 2016年16期 , 期刊

水泵水轮机转轮叶片低压边相比其他部位更具有空蚀的危险性。首先基于低比转速混流式转轮设计程序,设计了3个具有不同低压边轴面位置的叶片。然后采用数值模拟方法对3个转轮分别进行了3个不同出力的水轮机工况以及3个不同流量的水泵工况的全流道定常数值计算,对比分析了各计算工况下转轮的能量特性、流动特征及空化形态。研究表明,在一定范围内,叶片低压边轴面位置前移可以改善大流量水泵工况下转轮叶片进口的脱流情况,从而提高大流量水泵工况的扬程和空化性能。低压边轴面位置的后移,使得水轮机设计工况和...


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