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[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
崔学明 李连超 王海松 常近时
3D欧拉法和层流解法都具有控制方程个数少 ,计算简单、省时的特点 ,均能够快速地在最优工况点附近得到合理的数值解 ,可以用于转轮叶片的初步的水力计算和其他湍流模型计算结果的校核。分别应用这 2种算法对一混流式水轮机转轮内部流体的三维流动进行了数值模拟 ,方程离散采用有限体积法 ,插值采用二阶迎风格式 ,压力 速度耦合采用SIMPLEC算法 ,计算了 3个典型工况 (最优工况、大流量工况和小流量工况 ) ,得到了转轮内部合理的速度分布和压力分布。最优工况点的效率计算值比试验值高 3 0 9个百分点 ,计算所需时间比标准k ε湍流模型少 30 %～ 4 0 %。
关键词：
转轮 3D欧拉法 层流 数值模拟
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
辛喆 张兰金 常近时
在现有水轮机引水元件(包括导叶)内部流场数值计算方法和设计理论的基础上,基于Navier -Stokes方程和标准的k- ε紊流模型,采用贴体坐标和交错网格系统,用SIMPLEC算法对一模型机的蜗壳、座环和导叶进行了联合计算。计算结果表明:混流式水轮机导叶叶间流道中的水流运动沿周向呈周期性变化,叶道中间水流速度较大,越靠近叶片速度越小;随着导叶开度的增大,水流切向速度减小,径向速度增大,导叶出口的水流角增大;导叶出口水流速度及环量分布不均匀,与工况变化有关,进行转轮及全流道三维湍流计算时应考虑这一因素;叶型表面水流速度和压力分布随导叶开度变化的规律比较复杂。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
周凌九 王正伟
X型叶片作为国外先进水轮机设备的关键部件 ,对其结构和水力特性的研究是很有必要的。在反复设计和计算的基础上 ,摸索和总结出一些 X型叶片的结构特点和水力特性。分析表明 ,X型叶片的主要结构特点为 :叶片进口均有“负倾角”,靠近上冠处翼形为负曲率。同时 ,为适应能量转换和出口条件的要求 ,叶片出水边不在轴面上 ,而成一空间曲线。由于 X型叶片的以上特点 ,使叶片间流道内液体的流动趋于顺畅均匀 ,消除了常规叶片正面常见的“横流”现象 ,减轻了叶片近下环处的负荷集中 ,在提高水轮机的运行效率、增加过流量和改善转轮空化性能 ,及转轮受力状况等方面都有较大潜力
关键词：
混流式水轮机 X型叶片 水力性能
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陈功贵 谭晓霞 郭艳艳 刘耀
针对水轮机调节系统的非线性特性和"水锤"效应,结合人工蜂群算法(ABC)搜索过程精细、全局收敛性较强的特点,提出一种改进模糊人工蜂群算法(MFABC),将其应用于不同扰动工况下的水轮机调节系统中,并利用Matlab强大的仿真能力完成水轮机调节系统参数的优化。通过仿真实验,验证了所提出的MFABC算法较Ziegler Nichols算法、模糊PID算法、粒子群算法和标准ABC算法在全局搜索能力和收敛速度方面的有效性和优越性,保证该方案下系统能获得更好的动态性能。该仿真实验既可加深学生对水轮机调速器参数优化问题的认识与理解,也有利于提高学生的实验仿真能力。
关键词：
水轮机调节系统 ABC算法 动态性能
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
刘玉玲 吕彬 魏文礼
【目的】研究氧化沟推流转轮半径对氧化沟内流场回流长度的影响,为氧化沟工艺设计提供理论依据。【方法】采用气液两相流混合模型,并选取Realizable k-ε湍流模型封闭两相流时均方程,对氧化沟水力特性进行三维数值模拟,使用压力隐式算子分裂(Pressure-Implicit with Splitting of Operators,PISO)算法对速度与压力耦合进行求解,并采用VOF(Volume of Fluid)法对自由水面进行模拟。【结果】数值模拟得到了氧化沟推流转轮半径与水流回流区长度的关系表达式,表明回流区长度和直道段长度之比与叶轮半径和小弯道半径之比呈直线关系,并通过量纲分析法对其进...
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
朱艳萍 时晓燕 周凌九
为解决目前水轮机过渡过程计算中确定水轮机边界条件时通常使用的外特性法和内特性法的不足之处,结合这2种方法的优点,提出一种在水轮机过渡过程计算中处理水轮机边界条件的方法,即根据综合特性曲线的数据,利用统计分析方法和水轮机基本理论公式,计算水轮机基于内特性解析方程的基本参数,如出流角α、转轮出口安放角β、转轮出口相对宽度b2、导叶相对高度b0、转轮出口相对半径r2,在特性曲线上的规律。将求得的结果用于我国某电站机组甩负荷过渡过程的计算,得出了变量随时间的变化规律,计算结果与实际情况相符合。这种外特性法和内特性法相结合的方法,弥补了单独采用内特性法或外特性法计算特性曲线存在的问题,而且对小开度区特性...
关键词：
特性曲线 统计分析 水轮机 比转速
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
常近时 任静
为了提高三峡水电站水轮机的空化性能，提出了水轮机转轮三维空化流场的分析理论与方法。通过数值模拟首次实现了混流式水轮机转轮内王维空化流场和叶片上三维空穴区域的预测。将流面S1保角变换成圆柱或环列翼栅，用非线性贴体面元奇点法解映射二维平面上翼栅的空化流动。采用流线曲率法计算有厚叶片又流面的流动。对流面S1与S2空化流解进行这代计算，以最终确定转轮中三维空化流场。计算结果表明它适用于任何一种型式的反击式水轮机转轮中的三维空化流场分析。给出了三峡水电站水轮机转轮空化流场预测的结果。
关键词：
三峡 水轮机 空化流动 解析
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
吴罗长 余向阳 南海鹏 李郁侠
【目的】针对水轮机调节系统常规PID控制存在的适应性不足问题,采用模糊PID控制作为水轮机调节系统的基本控制策略,为水轮机调节系统的有效控制提供支持。【方法】采用基于模型综合特性曲线的非线性水轮机模型,建立水轮机调节系统模糊PID控制仿真模型,通过协同进化算法同时优化模糊PID控制的3个比例因子和模糊规则,并以实例验证所建水轮机调节系统的控制性能。【结果】通过对不同工况点的优化得出一组适合于全工况的通用有效模糊规则。与常规PID相比,协同进化模糊PID仿真控制使调节时间缩短了28%,超调量减少了49%,振荡次数减少了50%。【结论】引入了非线性水轮机模型,使得系统建模更加合理,仿真结果更加真实...
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
孙启轩 谭磊
雅鲁藏布江下游蕴藏着丰富的水电资源,具有高水头、大容量等特点,冲击式水轮机是优选机型。转轮是冲击式水轮机的核心过流部件和做功部件,水斗形状对转轮性能至关重要。该文将水斗三维几何形状的构造线划分为轮廓线、过流剖面线和引导线3类,给定若干特征参数,提出了一种可控参数的冲击式水轮机水斗三维设计方法。选择水斗深度、宽度增量、出水边角度、分水刃角度和缺口圆直径等参数对冲击式水轮机水斗开展正交优化。由极差分析可知,宽度增量对转轮效率的影响最大,对出水边角度、缺口圆直径和水斗深度的影响较小,对分水刃角度的影响最小。优化后,冲击式水轮机的水力效率增加了6.71%。相比于原型水斗,优化水斗的总扭矩更大,在扭矩减少至0的过程中平缓过渡,有利于提高机组的水力效率和运行稳定性。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
徐武雄
九点控制器是一种新型的智能控制器,它不依赖于控制对象的数学模型,而是根据控制行为来调整控制器的输出。从相平面的角度对其控制策略进行了研究,为寻求这种控制器的控制规律。以该控制策略为基础,设计了基于九点控制器的水轮机调节系统。在MATALB环境下,通过仿真的方法,对该系统进行了分析。结果表明:九点控制器具有响应速度快、超调量小和精度高等特点,可有效地改善水轮机调节系统的动态和静态性能。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
常近时
根据叶片式水力机械的广义基本方程式和贯流式水轮机导叶布置的几何特征，建立了一组基本力特性的解析表达式。该方程组适用于贯流式水轮机装置的稳定工作过程和过渡过程状态的分析与计算。用该方程组计算一些贯流式水轮机装置的过渡过程，结果表明它是正确和适用的。
关键词：
贯流式水轮机 力特性 解析
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
费腾 沈畅 游小清
微重力与常重力条件下的燃烧现象存在显著差异。深入研究微重力条件下的扩散火焰结构,对于丰富燃烧理论,促进航天工程等领域的发展具有重要意义。该文采用数值模拟手段,研究了多元扩散燃烧器下的乙烯/氧气/氩气火焰的结构特征,设计了3组计算工况分别研究重力、压力及氧气体积分数对火焰结构的影响机制。结果表明,该多元扩散火焰的形态与燃料当量比和压力相关,在常压及富燃条件下形成双层火焰,内层与外层分别由乙烯和一氧化碳的燃烧产生。随着重力加速度由9.8 m/s2降至0,火焰的高度升高、宽度变宽、温度降低。随着压力由50 k Pa升至500 k Pa,火焰高度降低且形态发生变化,同时火焰温度在常重力和微重力条件下分别升高了590和80 K。随着氧气体积分数由1.00降至0.50,火焰高度升高,火焰由分离火焰转变为双层火焰,同时火焰温度在常重力和微重力条件下分别降低约250和600 K。
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
唐子珺 陈龙 覃军 郑翔
利用2013年11月武汉市逐日空气质量资料、地面气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和L波段雷达探空资料,通过WRF模式模拟空气污染生消过程中的局地气象条件变化,探讨特殊地形条件下边界层结构变化和局地环流在污染物生消过程中的作用和影响。结果表明:(1)武汉地区当背景环流场强的时候,由地形引起的局地流场对污染物扩散的影响就弱,反之当背景环流场弱的时候,地形对流场影响明显:夜间为山风,白天为谷风。夜间山风与偏西北气流及偏东气流在武汉及周边地区辐合,形成气流汇聚带,在武汉地区形成一个反复污染带,即由地形引起的局地流场对污染物扩散的贡献就大;(2)武汉地区发生空气污染时,地面湿度较高,边界层呈上干下湿状态,其特征为暖而干且有偏东小风,这导致污染物不断堆积和重污染过程的形成。
关键词：
局地流场 边界层结构 数值模拟
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
刘延泽 常近时
针对工程实际中具有双调节元件的水轮机装置缺少全特性曲线时无法进行过渡过程计算的问题,采用基于内特性解析理论的数值计算方法对灯泡贯流式水轮机装置甩负荷过渡过程进行研究和计算;采用自行开发的计算软件对广东省封开县白垢水电站灯泡贯流式水轮机装置进行甩负荷过渡过程理论计算。结果表明:计算得到的最大转速相对额定转速上升了71.6%,实测最大转速上升率为67.4%,计算值与实测值的相对误差为6.2%;计算得到的最大压力相对初始压力上升了27.5%,实测最大压力上升率为28.75%,计算值与实测值的相对误差为4.3%。转速和压力上升率的相对误差均小于10%,满足工程需要。基于内特性解析理论的数值计算方法可供...
[期刊] 中国水产科学
[作者]
刘洪生 马翔 章守宇 林军 于红兵 黄华接
人工鱼礁增殖渔业资源的生态效益一定程度上取决于其产生的流场效应,因此流场效应的研究是人工鱼礁生态效益研究的关键。数值计算是研究人工鱼礁流场效应的新方法,但其可行性和准确度还没有得到广泛验证。本研究针对正方体、三棱柱及金字塔型人工鱼礁实体模型,根据流动相似性原理设定相对应的来流速度,分别利用风洞实验和数值模拟研究了人工鱼礁周围的流场,选择具有代表性测点的水平和垂直方向流速,无量纲化后进行对比。研究表明,两实验测点流速平均误差约8%,大多数测点的u*(x方向无量纲流速)差别甚微,且变化趋势基本相同,从而验证了数值计算模拟人工鱼礁流场的可行性和准确性。
关键词：
人工鱼礁 流场 风洞实验 数值模拟 验证
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