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沙粒参数对离心泵内部流动特性影响
1
作者 王勇 徐强 +4 位作者 王哓林 李明 雷嘉宁 刘厚林 赵建林 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第3期225-233,共9页
为研究沙粒参数对离心泵内部流动特性的影响,应用欧拉多相流模型对固液两相流工况下离心泵内流场进行数值模拟,并通过试验进行验证.基于滤波器湍流模型修正的局部时均化湍流模型,探究了沙粒体积分数和沙粒粒径对离心泵内固液流场特征及... 为研究沙粒参数对离心泵内部流动特性的影响,应用欧拉多相流模型对固液两相流工况下离心泵内流场进行数值模拟,并通过试验进行验证.基于滤波器湍流模型修正的局部时均化湍流模型,探究了沙粒体积分数和沙粒粒径对离心泵内固液流场特征及流动能量损失的影响.研究结果表明:随着沙粒体积分数的增大,离心泵的扬程与效率分别平均降低约3.7%和4.5%,叶片压力面附近的高体积分数沙粒分布区域逐渐扩大,且流道内中下游区域的沙粒跟随性逐渐增强,同时叶片压力面和蜗壳正面及两侧面的流动损失逐渐增大;随着沙粒粒径增大,离心泵的扬程与效率分别平均下降约2.5%和3.7%,叶轮流道内高体积分数沙粒分布区域逐渐减少且分布更加均匀,叶轮内径向各截面上沙粒速度分布区域保持不变但沙粒速度趋向降低,同时叶片压力面和蜗壳正面及两侧面的流动损失逐渐减小.研究结果可为固液两相流离心泵的设计提供一定的理论基础. 展开更多
关键词 离心泵 沙粒参数 固液两相流 流场结构 能量损失 数值模拟
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立式潜水泵装置出水流道标准化设计及应用
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作者 林农 韩逸 +3 位作者 王丽 徐鹏飞 王廷永 石丽建 《人民长江》 北大核心 2026年第3期173-179,共7页
为提升中小型立式潜水泵装置的运行效率与稳定性,针对平直管出水流道开展标准化设计及应用研究。基于CFD数值模拟研究方法,通过改变出水流道当量扩散角、出口流速、出口断面尺寸等参数,对比分析了不同设计方案下泵装置的水力性能。结果... 为提升中小型立式潜水泵装置的运行效率与稳定性,针对平直管出水流道开展标准化设计及应用研究。基于CFD数值模拟研究方法,通过改变出水流道当量扩散角、出口流速、出口断面尺寸等参数,对比分析了不同设计方案下泵装置的水力性能。结果表明:当出水流道当量扩散角为12°、出口流速为1.0 m/s、出口断面尺寸为1.84 m×1.84 m时,泵装置效率最高,达到了70.44%,且水力损失较小;与传统出水管道方案相比,标准化出水流道设计方案可降低出口流速与局部水力损失,扩大泵装置高效区的运行范围。研究成果可为中小型泵站出水流道的标准化设计提供理论依据,对推动中小型泵站节能减排和高质量建设具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 立式潜水泵 出水流道 标准化设计 水力性能 数值模拟 中小型泵站
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叶片进口边后掠对螺旋离心式航空燃油泵空化性能的影响
3
作者 韩伟 郦飞翔 +2 位作者 李仁年 谢文娟 强彦 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第2期109-116,共8页
为探究叶片后掠角对燃油泵空化性能的影响规律,以某型号螺旋离心式燃油泵为研究对象,设计了5种不同后掠角θ_(i)的叶轮模型(θ_(i)=20°,40°,60°,80°,100°).基于RANS的两方程模型和Zwart空化模型,利用ANSYS CF... 为探究叶片后掠角对燃油泵空化性能的影响规律,以某型号螺旋离心式燃油泵为研究对象,设计了5种不同后掠角θ_(i)的叶轮模型(θ_(i)=20°,40°,60°,80°,100°).基于RANS的两方程模型和Zwart空化模型,利用ANSYS CFX软件进行内流场模拟,并通过与试验结果对比验证了数值计算方法的可靠性.研究结果表明,后掠角系数与相对空化系数NPSH_(r)^(*)呈三次函数关系,且NPSH_(r)^(*)随着后掠角的增大呈先减小后增大的趋势.在其他设计参数不变的前提下,当叶片进口边后掠角系数θ^(*)为0.32时,燃油泵的NPSH_(r)^(*)出现最小值0.79,此时螺旋离心式燃油泵的抗空化性能最佳.可见,螺旋离心式燃油泵采用叶片后掠设计可以抑制空泡的产生和发展,研究结果为优化螺旋离心式燃油泵设计提供了理论依据. 展开更多
关键词 螺旋离心泵 空化性能 叶片进口边后掠角 空泡 空化系数
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基于Kriging模型的涡轮风机转子结构优化及噪声分析
4
作者 王龙滟 叶成君 +1 位作者 徐健 袁建平 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第3期261-267,275,共8页
为了解管道风机流量和噪声对其性能的影响,采用涡轮转子替代传统的多翼离心转子,并结合代理模型和遗传算法优化涡轮转子的5个主要结构参数,以进一步提升涡轮风机的性能.通过拉丁超立方试验设计方法生成了100组样本,以涡轮风机的最大流... 为了解管道风机流量和噪声对其性能的影响,采用涡轮转子替代传统的多翼离心转子,并结合代理模型和遗传算法优化涡轮转子的5个主要结构参数,以进一步提升涡轮风机的性能.通过拉丁超立方试验设计方法生成了100组样本,以涡轮风机的最大流量作为目标参数,结合计算流体力学建立了回归Kriging模型.随后,利用遗传算法对回归Kriging模型进行寻优.研究结果表明:构建的回归Kriging模型能准确地描述转子的关键设计参数与涡轮风机的最大风量之间的关系,涡轮转子的进口直径D_(j)及叶片出口角β_(2)对风机最大风量影响较大,随着数值的增加转子做功能力增强,叶片弯曲度f影响度居中,叶片数N与和进口角β_(1)对风机最大风量影响较小;优化后的转子使得风机在相同转速下的最大风量提高了22.4%,流量为220 m^(3)/h下噪声下降4.00 dB. 展开更多
关键词 涡轮转子 风机 KRIGING模型 最大风量 噪声
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喷灌施肥系统水力耦合模型构建及压力分布影响因素研究
5
作者 涂琴 汤攀 易萌 《节水灌溉》 北大核心 2026年第1期9-16,共8页
为了探究施肥泵运行、喷头配置及工作参数等因素对喷灌施肥系统水力性能的影响,将水泵性能曲线、施肥泵吸肥模型及多口出流管道水力计算模型相结合,建立轻小型喷灌施肥系统水力耦合模型。首先,基于试验数据,提出了以入口压力、入口流量... 为了探究施肥泵运行、喷头配置及工作参数等因素对喷灌施肥系统水力性能的影响,将水泵性能曲线、施肥泵吸肥模型及多口出流管道水力计算模型相结合,建立轻小型喷灌施肥系统水力耦合模型。首先,基于试验数据,提出了以入口压力、入口流量和母液浓度为自变量的比例施肥泵吸肥模型。再与退步法管道水力计算方法相结合,首次建立了水泵-施肥泵-灌溉管道-喷头水动力耦合计算模型。针对该模型的强非线性特性,采用遗传算法(GA)进行求解。以配备50ZB-30Q水泵、摇臂式喷头10PY2H及比例施肥泵D8R的系统为例进行仿真,分析施肥泵运行、喷头数、喷头工作压力、喷嘴直径、母液浓度等因素对管道压力分布的影响。结果表明:与清水灌溉相比,接入施肥泵后不同喷头数配置下机组单位能耗平均升高了25%;清水施肥与清水灌溉相比,管道压力变化范围总体缩小,可能与比例施肥泵周期运行有关;喷头数过多(11个以上)容易引起管道压力状态突变;低工作压力(0.22 MPa)则会增大系统对水力干扰的敏感性;增大喷嘴直径(5.5 mm)可有效抑制管道压力波动;施肥浓度增加时,多喷头数下的管道压力显著提高。各因素的影响表现出强非线性。研究表明,在喷灌施肥系统的优化、评价与精确控制中,建议优先考虑系统的水力稳定性。 展开更多
关键词 变量喷灌施肥系统 水力耦合模型 管道压力 喷灌 遗传算法 施肥泵
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轴流式核主泵卡转子事故下压力波特性
6
作者 杨从新 陈孝炎 +2 位作者 崔昊宇 郭艳磊 尹皓 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第3期217-224,共8页
为研究卡转子事故工况下轴流式核主泵瞬态过渡过程与压力波传递情况,通过建立反应堆一回路系统的三维闭式等效流场模型,应用计算流体力学方法对核主泵转子卡滞事故过程中系统管路内的瞬态压力波及水力载荷特性进行数值模拟.模拟结果表明... 为研究卡转子事故工况下轴流式核主泵瞬态过渡过程与压力波传递情况,通过建立反应堆一回路系统的三维闭式等效流场模型,应用计算流体力学方法对核主泵转子卡滞事故过程中系统管路内的瞬态压力波及水力载荷特性进行数值模拟.模拟结果表明:转子卡滞会引发显著的水锤效应,导致管路内出现局部压力突变并以压力波形式传播,其中主泵进口处监测到最高压力峰值为16.60 MPa,压力容器出口处监测到最低压力谷值为14.61 MPa,压力波由此沿管路传播并逐渐耗散;在流动截面与方向变化处产生显著水力载荷,最大载荷出现在主泵进口附近弯管处,为3.22×10^(6) N,最小载荷位于反应堆压力容器进口弯管处,为8.94×10^(5) N;空间分布上,蒸汽发生器出口因靠近主泵进口而压力较高,U型管顶部因流向变化压力进一步增大,而进口段与阻力元件处压力较低,反应堆压力容器进口侧因接近主泵出口而压降更为明显.研究结果揭示了转子卡滞事故下系统内压力波及水力载荷的时空演变规律,对反应堆一回路安全设计与瞬态动力学分析具有重要工程意义. 展开更多
关键词 轴流泵 核主泵 反应堆冷却剂泵 转子卡滞 压力波 水锤
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地下滴灌水磷耦合对紫花苜蓿生长及品质的影响
7
作者 王书吉 王传娟 +3 位作者 王荣莲 何国辉 王建东 熊跃 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第1期66-74,共9页
确定紫花苜蓿适宜的灌溉制度和施磷量,对于促进中国饲草产业节水提质增效具有重要科学价值.以内蒙古地区地下滴灌(SDI)紫花苜蓿为对象,采用二因素随机区组设计,设置3个灌水水平及3个施磷水平,以传统地面灌溉为对照,共10个处理,以研究地... 确定紫花苜蓿适宜的灌溉制度和施磷量,对于促进中国饲草产业节水提质增效具有重要科学价值.以内蒙古地区地下滴灌(SDI)紫花苜蓿为对象,采用二因素随机区组设计,设置3个灌水水平及3个施磷水平,以传统地面灌溉为对照,共10个处理,以研究地下滴灌条件下水磷耦合对紫花苜蓿生长特性、产量、品质及水磷利用效率的影响.结果表明,地下滴灌紫花苜蓿产量(Y)随灌水量增加而增加(P<0.05),水分利用效率(WUE)随灌水量增加呈先增后减的趋势;产量、粗蛋白(CP)、水分利用效率都随施磷量增加而先增大后减小.粗纤维(CF)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)则随施磷增加而呈先减后增的趋势.磷肥偏生产力(Pp)随着施磷增加而逐渐降低.地下滴灌条件下,不同水磷耦合处理的紫花苜蓿品质存在差异,在中水处理下,第一茬中磷处理的CP分别比高磷和低磷处理提高了12.3%和14.2%(P<0.05);而CF则分别降低了7.5%和13.9%.第二茬中磷处理的CP分别比高磷和低磷处理提高了9.0%和2.8%,CF分别降低了12.1%和8.6%(P<0.05).苜蓿干草产量最大可达10255.98 kg/hm^(2),水分利用效率最大可达2.98 kg/m^(3),磷肥偏生产力可达108.14 kg/kg;与传统地面灌溉相比,地下滴灌下的苜蓿Y提高了10.7%~49.5%,水分利用效率和磷肥偏生产力分别增大了19.1%~48.7%和14.0%~152.9%.综合考虑节水、稳产和提质等目标,推荐地下滴灌条件下的苜蓿灌溉上下限为田间持水量的65%~90%,施磷量为120 kg/hm^(2). 展开更多
关键词 地下滴灌 水磷耦合 紫花苜蓿 品质 水分利用效率
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二维Clark-Y水翼云空化球形空泡动力学特性
8
作者 洪锋 郭泽霖 +5 位作者 袁喜 刘书畅 黄笛 贾金平 雷恩宏 黄应平 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第2期148-155,共8页
为了研究云空化周期性演变过程中的空泡动力学特性,基于均相流模型与离散相模型构建了一种单向耦合欧拉-拉格朗日思想的水力空化模拟方法,对空化数σ=0.8的二维Clark-Y水翼云空化流动进行了数值计算,得到了水翼瞬时升力系数变化及其表... 为了研究云空化周期性演变过程中的空泡动力学特性,基于均相流模型与离散相模型构建了一种单向耦合欧拉-拉格朗日思想的水力空化模拟方法,对空化数σ=0.8的二维Clark-Y水翼云空化流动进行了数值计算,得到了水翼瞬时升力系数变化及其表面云空化演变过程.通过求解球形空泡动力学方程,获取了该水翼云空化区内的空泡动力学演变规律.研究结果表明:该数值方法较好地模拟了水翼云空化内空泡的周期性行为;示踪粒子沿途压力的剧烈程度受空泡脱落与溃灭位置的影响;空泡内压与其所受流场压力有关,流场压力变化越剧烈,空泡内压幅值越高,其溃灭所释放的压力波也就越大,当空泡半径收缩至15.7μm时其溃灭压强最大幅值可达69.800 MPa;空泡初始半径增大,空泡内压幅值随之减小,空泡形态变化基本稳定.文中研究方法可为大型水力机械中的球形空泡溃灭行为研究提供理论参考. 展开更多
关键词 云空化 空泡动力学 Clark-Y水翼 大涡模拟 单向耦合
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大水头变幅水泵水轮机水力不稳定性机理及改善方法
9
作者 陈勇 付晓龙 +2 位作者 赵旭泽 李德友 王洪杰 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第2期125-132,共8页
为实现“双碳”目标,积极推动清洁能源发展,抽水蓄能技术作为保障电网安全的重要手段得到广泛应用.针对大水头水泵水轮机在运行过程中可能存在“S”形特性区引发的振动和噪声等问题,基于数值计算对大水头水泵水轮机典型工况开展研究,采... 为实现“双碳”目标,积极推动清洁能源发展,抽水蓄能技术作为保障电网安全的重要手段得到广泛应用.针对大水头水泵水轮机在运行过程中可能存在“S”形特性区引发的振动和噪声等问题,基于数值计算对大水头水泵水轮机典型工况开展研究,采用定常数值模拟方法分析“S”形特性区的压力分布和旋涡流动,发现偏离设计工况时无叶区将形成挡水环,阻碍水流顺利进入转轮,导致旋涡堵塞流动通道等情况.文中基于不稳定流动机理,提出了通过优化转轮结构改善其水力特性的解决方案,有效抑制了流道内旋涡流动,减轻了流动分离现象,从而提升了机组的运行稳定性.研究结果可为大水头变幅水泵水轮机的优化设计提供理论参考. 展开更多
关键词 水泵水轮机 “S”区不稳定特性 流动数值模拟 转轮优化 水力特性改善
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基于NSGA-Ⅱ遗传算法的前弯型叶片透平多工况优化设计
10
作者 孟佳 张德胜 +3 位作者 沈熙 叶晓琰 杨港 罗文华 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第3期242-251,共10页
为提高海水淡化领域透平对高压液体回收利用效率,以某前弯型叶片透平为研究对象,以其在0.6 Q d,0.8 Q d,1.0 Q d和1.2 Q d工况下的水力效率为优化目标,结合水力部件匹配性,经Plackett-Burman试验筛选出蜗壳与叶轮的5个设计变量.通过最... 为提高海水淡化领域透平对高压液体回收利用效率,以某前弯型叶片透平为研究对象,以其在0.6 Q d,0.8 Q d,1.0 Q d和1.2 Q d工况下的水力效率为优化目标,结合水力部件匹配性,经Plackett-Burman试验筛选出蜗壳与叶轮的5个设计变量.通过最优拉丁超立方设计100组试验,基于Isight平台搭建智能优化平台,耦合RBF神经网络与NSGA-Ⅱ算法完成多过流部件优化.研究结果表明:优化后透平的加权平均效率提高2.198%,4个工况下水力效率分别提升0.170%,1.990%,3.230%和2.370%,透平偏载和过载工况性能与稳定性显著提升,高效区运行范围拓宽;优化后蜗壳出流角与叶片进口安放角不匹配产生的脱落涡强度和范围减小,叶轮进口回流、流动分离等不稳定流动现象明显改善;蜗壳隔舌附近涡强度降低,二次流减少,受动静干涉作用影响减小,这说明优化后透平蜗壳与叶轮的匹配性提升,对动静交界区域的流场控制增强;同时,由于优化后流场控制优化,流道能量损失与多工况能量耗散降低. 展开更多
关键词 前弯型叶片透平 多工况优化 过流部件匹配 RBF神经网络 NSGA-Ⅱ遗传算法
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射流脉冲喷头内驱动结构优化与水力性能
11
作者 王新坤 武文婧 +1 位作者 孟天舒 杨凡 《农业工程学报》 北大核心 2026年第2期150-156,共7页
针对摇臂式喷头应用过程中存在的射流破碎不充分、水量分布不均、摇臂驱动装置复杂等问题,该研究设计了一种凸起高度4.7 mm、宽度8 mm、锥角120°的棱锥体副喷嘴内驱动射流脉冲喷头。基于不同结构参数的脉冲水力性能响应特征,开展... 针对摇臂式喷头应用过程中存在的射流破碎不充分、水量分布不均、摇臂驱动装置复杂等问题,该研究设计了一种凸起高度4.7 mm、宽度8 mm、锥角120°的棱锥体副喷嘴内驱动射流脉冲喷头。基于不同结构参数的脉冲水力性能响应特征,开展了内驱动棱锥体凸起高度、宽度、锥角的三因素三水平正交试验,制作了最优结构参数的样机,与同条件摇臂式喷头进行水力性能对比试验。试验结果表明,在0.20~0.35 MPa压力范围内,内驱动射流脉冲喷头的出口射流峰谷波动明显,主喷嘴能够确保喷头射程及远处喷洒水量,副喷嘴破碎射流并驱动喷头旋转,增加中近距离的喷洒水量,改善喷洒水量分布;水量近似“梯形”分布,远处水量分布与同类型产品接近,中间与近距离水量分布形态较好;流量减小14%~19.3%,平均喷灌强度下降11.6%~16.6%。整体性能优于同类产品,低压状态下的表现尤为突出,符合喷灌技术低压喷洒的发展趋势,可为射流脉冲喷头的新型驱动结构研究与应用提供参考。 展开更多
关键词 喷头 射流脉冲 内驱动 结构优化 水力性能
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不同主副喷嘴孔径比下射流撞击喷头水力性能
12
作者 李冰玉 蒋跃 王路雅 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第2期208-216,共9页
为了省去部分摇臂式喷头在中低压下所需加装的额外散水装置,基于主副射流非对称撞击模式设计了一种射流撞击喷头.通过水力性能试验获得中压与低压下不同孔径比(1.00,1.33,1.66,2.00)的射流撞击喷头与射流不撞击喷头水量分布和射程,计算... 为了省去部分摇臂式喷头在中低压下所需加装的额外散水装置,基于主副射流非对称撞击模式设计了一种射流撞击喷头.通过水力性能试验获得中压与低压下不同孔径比(1.00,1.33,1.66,2.00)的射流撞击喷头与射流不撞击喷头水量分布和射程,计算获得组合均匀系数,结合高速摄影(high-speed photographic,HSP)试验捕捉的图像测量射流破碎长度变化,采用非线性曲线拟合孔径比、主喷嘴出口截面直径、射流破碎长度、工作压力与射程关系.结果表明:与射流不撞击喷头相比,射流撞击喷头呈现更平缓水量分布趋势;随射流撞击组合均匀性提高,射程降低;射流破碎长度随孔径比增加而增加,印证水力性能表现出的射程随孔径比增加而增加现象;根据所得综合评分,当主副喷嘴孔径比为2.00时,射流撞击喷头适用于中低压灌溉工作.该结果为非对称射流撞击喷头的研究提供了理论依据. 展开更多
关键词 射流撞击 喷头 孔径比 CRITIC权重法 高速摄影 水力性能
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植保机械分体式喷嘴材质与结构对雾化性能影响研究
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作者 曹胜瀚 邓建新 +2 位作者 戎世耀 包一琛 张志慧 《节水灌溉》 北大核心 2026年第3期1-6,共6页
传统一体化结构喷嘴存在参数固定、维护成本高的缺陷;分体式喷嘴通过可替换喷片实现结构参数灵活调节,其雾化性能直接由喷片决定。以空心锥形喷嘴为基体,通过控制单一变量探究喷片材料与结构参数对雾化质量的影响。结果表明:材料方面,YG... 传统一体化结构喷嘴存在参数固定、维护成本高的缺陷;分体式喷嘴通过可替换喷片实现结构参数灵活调节,其雾化性能直接由喷片决定。以空心锥形喷嘴为基体,通过控制单一变量探究喷片材料与结构参数对雾化质量的影响。结果表明:材料方面,YG6硬质合金喷片的性能优于304不锈钢及TiN涂层喷片;结构方面,雾化角随出口等径段长度减小而增大,随入口锥度增大而减小。当出口等径段长度为0.5 mm及以下、压力范围在0.2~0.5MPa时,雾滴体积中值直径保持在105~150μm,相对跨度因子均小于1.1,雾化效果细腻均匀。60°入口锥度喷片在0.5 MPa时可获得最大雾化角(64.28°),且其雾滴粒径和均匀性表现较好。推荐喷片采用YG6硬质合金材质配合0.5mm出口等径段长度及60°入口锥角组合,可同步实现雾化角最大化、粒径精细化与分布均匀化,为植保喷嘴精细化设计与精准施药提供直接选型依据。 展开更多
关键词 雾滴粒径 雾化角 喷嘴结构 雾化性能 植保机械 喷嘴材料
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抑制风水系统输出振荡的附加协同-滑模控制设计
14
作者 曾丕江 何常胜 +1 位作者 曾云 王芳芳 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第1期40-47,共8页
为抑制风电功率波动对系统内其他机组的影响,针对风水互补系统,以水电机组为核心控制对象,旨在通过融合协同控制与滑模控制理论,实现风水电机组的联合调控.首先,选取水电机组机械功率、角速度及风电机组有功功率构成宏观变量,并定义了... 为抑制风电功率波动对系统内其他机组的影响,针对风水互补系统,以水电机组为核心控制对象,旨在通过融合协同控制与滑模控制理论,实现风水电机组的联合调控.首先,选取水电机组机械功率、角速度及风电机组有功功率构成宏观变量,并定义了附加控制器的联合控制信号.在此基础上,设计了基于协同控制的滑模面,提出了一种协同-滑模附加控制器的设计方法.该方法保留原系统原有PID控制器,将风电机组与水电机组的状态变量引入控制器设计,并导出控制律.将该控制律以附加反馈的形式引入功角控制微分方程中,实现系统模型的改进与机组协同控制.仿真结果表明,当风电机组功率正弦变化时水电机组的输出振荡幅度由±0.10降至±0.02,而联合系统输出的有功功率、无功功率及角速度的振荡减小至原来的1/2左右.所提方法能有效抑制输出振荡,提高风水互补系统的输出稳定性. 展开更多
关键词 风水系统 附加控制器 滑模控制 协同控制 一管双机
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基于CEEMD-IBES-ELM的水轮机尾水管压力脉动预测
15
作者 孙彦飞 曾云 +2 位作者 钱晶 马伟栋 张欢 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第3期276-283,共8页
为有效预测水轮机尾水管的压力脉动并采取相应措施以减小压力脉动,提出了一种混合预测模型,该模型基于互补集成经验模态分解(CEEMD)、改进秃鹰搜索算法(IBES)和极限学习机(ELM)来预测尾水管的压力脉动信号.首先基于CEEMD分解将非平稳的... 为有效预测水轮机尾水管的压力脉动并采取相应措施以减小压力脉动,提出了一种混合预测模型,该模型基于互补集成经验模态分解(CEEMD)、改进秃鹰搜索算法(IBES)和极限学习机(ELM)来预测尾水管的压力脉动信号.首先基于CEEMD分解将非平稳的水轮机尾水管压力脉动信号拆分为多个相对稳定的子模态部分.然后分别将分解后的子模态数据输入到ELM模型中进行深入的训练和预测分析,通过IBES对初始的权重和阈值进行优化处理.最终对每个子模态的预测结果输出进行叠加处理,从而得到了水轮机尾水管压力脉动信号的最终预测结果.仿真结果显示,提出的CEEMD-IBES-ELM预测方法能以相对较低的重构误差减少预测过程的复杂性.此外,与其他模型相比,该模型在预测的准确性和稳定性上都展现出明显的优越性,具有很好的应用潜力. 展开更多
关键词 尾水管 互补集成经验模态分解 秃鹰搜索算法 极限学习机 压力脉动预测
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旋转叶栅空化流动的涡动力学特性
16
作者 王燕燕 赵伟国 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第3期252-260,共9页
为研究空化发生时旋转叶栅内涡动力学特性,基于DES分离涡模型结合Zwart-Gerber-Belamari空化模型进行数值仿真,并进行试验以验证数值计算方法的可靠性,进一步分析叶轮内空泡、流线、涡结构、涡量、涡量输运项、湍动能等分布规律.结果表... 为研究空化发生时旋转叶栅内涡动力学特性,基于DES分离涡模型结合Zwart-Gerber-Belamari空化模型进行数值仿真,并进行试验以验证数值计算方法的可靠性,进一步分析叶轮内空泡、流线、涡结构、涡量、涡量输运项、湍动能等分布规律.结果表明:随着空化数减小,流道内形成高速流体并扰动空泡界面,空泡与旋涡相互耦合并堵塞流道,使旋转叶栅水力性能下降;同时,空泡体积增大促进旋涡生成,而旋涡及空泡界面剧烈的气液交换又是涡量变化的关键因素;科氏力项对涡量的贡献较小,但空化数较小时,空泡尾部旋涡结构区科氏力项对涡量的贡献显著增大;随着空化数减小,叶轮内高湍动能变化区、单位质量流体湍动能损失由叶片前缘逐渐向叶片尾部移动,其中造成湍动能损失的主要原因是流体与叶片碰撞、空化发展及不稳定空化阶段空泡尾部的旋涡运动.研究结果可为降低水力机械空化流动不稳定性提供一定理论支撑. 展开更多
关键词 旋转叶栅 空化流动 涡量输运 涡动力学 湍动能
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基于WEAP-MODFLOW耦合模型的泾惠渠灌区水资源系统韧性评估
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作者 李香凝 降亚楠 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第1期48-57,共10页
分析量化灌区水资源系统韧性,可以为灌区抗旱规划和旱灾风险管理奠定基础,对合理调整灌区农业种植结构、供水顺序,缓解水资源供需矛盾,促进农业生产具有重要意义.通过引入水资源系统韧性的概念,基于WEAP—MODFLOW耦合模型,定量计算了灌... 分析量化灌区水资源系统韧性,可以为灌区抗旱规划和旱灾风险管理奠定基础,对合理调整灌区农业种植结构、供水顺序,缓解水资源供需矛盾,促进农业生产具有重要意义.通过引入水资源系统韧性的概念,基于WEAP—MODFLOW耦合模型,定量计算了灌区水资源系统应对干旱时的韧性,提出了一种评估灌区抗旱能力的新方法,考虑灌区水资源系统从干旱状态中恢复的能力,完善了以往韧性量化在恢复能力评价方面的不足.以陕西省泾惠渠灌区为例,基于WEAP-MODFLOW构建了灌区水资源系统模型,对灌区24个子区域的韧性进行了定量计算,并考虑多个情景对各子区域韧性提升策略进行了分析.结果表明:灌区水资源系统韧性主要与区域供水优先级和土地利用相关,不同区域对韧性提升措施敏感度不同,应采用有针对性的韧性提升策略.在雨季充分利用地表水、干旱时段充分利用地下水可以整体提升灌区的韧性,区域韧性提升了最高30%,分别为地表水优先供水方式和地下水优先供水方式的1.92倍和1.67倍.不同子区域对于韧性提升策略的敏感性不同,在韧性较低的子区域中提升率较高,在研究情景中增长率差异最高为15%.通过灌区水资源系统韧性评估可以识别脆弱子区域,分析韧性提升策略的有效性,有助于韧性提升方案的制定,从而为灌区水资源规划工作提供决策支持. 展开更多
关键词 灌区水资源系统 韧性评估 WEAP-MODFLOW 泾惠渠灌区
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高海拔地区掺气设施空腔回水数值模拟
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作者 张曜 尹进步 +2 位作者 何红 刘洹 龚刚 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第1期33-39,共7页
为了解低气压环境如何增大空蚀破坏的风险,对高海拔地区泄洪底孔掺气设施进行数值模拟研究,对比分析不同两相流模型、不同环境气压对掺气水流数值模拟的影响.结果表明:Eulerian模型更适合掺气水流的模拟;低环境气压会导致掺气浓度降低,... 为了解低气压环境如何增大空蚀破坏的风险,对高海拔地区泄洪底孔掺气设施进行数值模拟研究,对比分析不同两相流模型、不同环境气压对掺气水流数值模拟的影响.结果表明:Eulerian模型更适合掺气水流的模拟;低环境气压会导致掺气浓度降低,所以高海拔地区掺气水流的模拟有必要考虑低环境气压的影响.并根据初步研究结果,基于Eulerian模型,采用62932 Pa当地大气压对该泄洪底孔掺气设施进行数值模拟研究.针对原体型出现空腔回水且通气不畅的问题,通过增大通气孔尺寸和底坡采用局部变坡进行体型优化,最终确定2.0 m通气孔+局部变坡体型2为推荐体型.采用量纲一数λ,即回水面积与空腔面积之比,定量表征回水程度,并通过对比分析不同体型的流态、回水程度λ、掺气特性以及通气特性,发现增大通气孔面积和采用局部变坡体型有助于抑制回水现象,回水程度λ逐渐减小,掺气效果逐渐提高. 展开更多
关键词 高海拔地区 掺气设施 空腔回水 数值模拟
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基于串联叶片式叶轮的液力透平性能
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作者 王鸣帅 杨军虎 +3 位作者 胡亚男 王世成 李佳旭 方嘉诚 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第1期18-24,共7页
针对离心泵反转作液力透平时存在的效率偏低、高效区窄、运行不稳定等缺点,以一台比转数为69的离心泵反转作透平为研究对象,在叶轮其他参数不变的情况下,选取径向分割位置0.8D2、径向相对长度30.0 mm、周向相对距离5.0 mm设计串联叶片... 针对离心泵反转作液力透平时存在的效率偏低、高效区窄、运行不稳定等缺点,以一台比转数为69的离心泵反转作透平为研究对象,在叶轮其他参数不变的情况下,选取径向分割位置0.8D2、径向相对长度30.0 mm、周向相对距离5.0 mm设计串联叶片式叶轮,研究串联叶片构型叶轮对液力透平性能的影响.对液力透平进行外特性试验,并采用RNG k-ε湍流模型对液力透平进行数值模拟,对比分析传统叶片与串联叶片液力透平的外特性、内流场、能量转换及压力脉动特性.结果表明:串联叶片对液力透平性能有一定的影响,最优工况下效率比原模型提高了1.37%,在液力透平0.875Q_(BEP)~1.375Q_(BEP)流量内效率均有提升,运行高效区拓宽;透平内部压力分布变化更均匀,叶轮进口位置的分离流动明显改善,叶轮内高湍动能区域明显减少,叶轮内功率损失减小,压力脉动主频幅值在叶轮进口、出口区域均有大幅降低. 展开更多
关键词 液力透平 串联叶片 透平性能 数值模拟
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基于DenseNet-GRU的混凝土拱坝变形深度学习预测模型
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作者 刘宇星 柴军瑞 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第3期292-299,共8页
传统的基于统计或机器学习的预测方法往往难以有效捕捉混凝土拱坝位移与多种影响因素之间的复杂映射关系,提出了一种新的基于深度学习的预测方法.该方法通过融合密集连接卷积网络(DenseNet)与门控循环单元神经网络(GRU),构建了一个Dense... 传统的基于统计或机器学习的预测方法往往难以有效捕捉混凝土拱坝位移与多种影响因素之间的复杂映射关系,提出了一种新的基于深度学习的预测方法.该方法通过融合密集连接卷积网络(DenseNet)与门控循环单元神经网络(GRU),构建了一个DenseNet-GRU的模型,旨在提高混凝土拱坝变形预测的准确度和泛化能力.研究选取中国某地区一座典型的混凝土拱坝作为案例,采用多个测点的变形监测数据进行实证分析.结果表明:DenseNet-GRU模型能够精确地模拟所有监测点的位移变形过程,相比于其他深度学习模型,展现出更高的预测精度和更强的泛化能力.研究为大坝安全监测与健康管理提供了一种高效、可靠的预测工具,对于促进大坝安全管理实践的发展具有重要的理论和实际意义. 展开更多
关键词 混凝土拱坝 大坝变形预测 深度学习模型 密集连接卷积网络 门控循环单元神经网络
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