孟凡[1]（2020）在《双向轴流泵性能优化设计及水动力特性研究》文中研究指明随着具备双向抽水功能的灌溉排水泵站在沿海、沿江地区的广泛应用,兼顾正、反向水力性能的双向轴流泵需求日益增加。双向轴流泵叶轮由于翼型形状和功能特殊,因此无法直接采用单向叶轮的设计经验。本文首次建立了一种基于NACA 65翼型函数的双向轴流泵自动优化设计平台,设计了一种非对称双向叶轮轴流泵的水力模型;并通过外特性试验与压力脉动测量验证了优化设计效果。然后以非对称双向叶轮为设计原型,首次提出通过修改翼型拱角分布来快速调节双向轴流泵正、反向水力性能的设计方法;并基于非定常计算,对比分析了不同翼型拱角分布下轴流泵的内部湍流强度、熵产损失分布以及叶片水力矩特性。最后,首次通过数值模拟预测了叶根间隙半径对双向轴流泵正、反向水力性能的影响规律,为双向轴流泵叶根间隙的设计提供了参考。具体研究内容如下:1.总结归纳了轴流泵在优化设计、非定常水动力特性以及叶轮间隙流动方面的研究现状。提出一种基于多层神经网络与NACA 65翼型理论的双向轴流泵叶轮—导叶匹配优化设计方法。基于Workbench平台、Matlab代码驱动以及NACA 65翼型函数,实现了三维造型、结构网格划分以及数值模拟计算的自动优化平台。以某一单向轴流泵作为原始方案,将该轴流泵在正、反向设计流量下的水力效率与扬程作为优化目标,通过多目标遗传算法求解基于多层神经网络搭建的近似模型,获得了正、反向水力性能均能满足设计要求的非对称双向叶轮轴流泵。2.为了验证优化设计效果与水泵运行稳定性,搭建了非对称双向叶轮轴流泵外特性与压力脉动测量试验系统,分别测量了不同叶片安放角度的双向轴流泵水力性能参数和不同监测点位置（直管流道出口、导叶进口、弯管流道入口）的动态压力信号。基于功率谱函数与短时傅里叶变换对压力信号进行了时、频域分析。在叶轮入口前方管道内设计了“十”字形隔板,并重新测量了有隔板方案下的正向外特性参数。结果表明:（1）试验测量值与数值模拟值的相对误差满足要求,优化设计方案具有可靠性。（2）3个监测点的压力脉动强度及主频幅值均随扬程的增高而呈上升趋势。受叶轮—导叶动静干涉作用的影响,导叶进口处的压力脉动主频为叶频,且在高扬程及设计扬程工况下,该位置的主频幅值均为最高。（3）将有、无隔板方案的正向外特性参数对比分析后可知,进水流道隔板可以有效遏止叶轮进口预旋的生成,提高轴流泵在小流量工况下的运行稳定性。3.提出了一种快速调节双向叶轮正、反向水力性能的设计方法。以优化设计后的双向轴流泵叶轮方案（非对称双向叶轮）为原型,通过修改翼型截面上拱角的分布情况,设计了2种适用于不同工程要求的轴流泵叶轮（单向叶轮、对称双向叶轮）。对3种叶轮方案下的轴流泵进行非定常数值计算,研究了不同叶轮翼型对轴流泵内部湍流强度的影响。计算结果表明:（1）正向设计流量与正向设计效率随翼型拱角增大分别呈增大与上升趋势;但是反向设计流量与反向设计效率随翼型拱角增大分别呈减小与下降趋势。（2）在正向设计流量工况下,叶片上、下表面压差和叶轮内部低速区面积均随翼型拱角增大而减小;而叶片表面压力波动强度则随翼型拱角增大而增大。（3）在反向设计流量工况下,叶片上、下表面压差和叶轮内部低速区面积随翼型拱角增大而增大;而叶片表面压力波动强度与叶轮内部速度波动强度随翼型拱角增大而下降。4.将熵产理论应用于上述3种叶轮方案的非定常计算结果,并对内部水力损失分布进行了研究。结果表明:（1）熵产水力损失中湍动耗散占主导地位,而导叶、直管以及弯管流道内的直接耗散极小,可以忽略不计。（2）轴流泵正向运行时,叶轮内部湍动耗散高于其余水力部件,且随流量增大呈现先稳步下降后维持稳定的趋势。轴流泵反向运行时,叶轮与直管内部湍动耗散最高,且随流量增大而下降。（3）正向设计流量工况下,叶片前缘处湍动耗散率随翼型拱角增大而降低;但是反向设计流量工况下,叶片前缘处湍动耗散率随翼型拱角增大而上升。5.基于非定常数值计算,获得了上述3种叶轮翼型方案下叶片水力矩随流量的分布情况以及叶片安放角（-2°、0°、+2°）对叶片水力矩的影响规律。根据计算结果可知:（1）叶片水力矩随流量与叶片安放角增大分别呈现减小和增大趋势。（2）正向设计流量工况下,叶片水力矩在第10个叶轮旋转周期内呈现周期性波动,水力矩脉动主频为5倍轴频。水力矩脉动的周期平均值随翼型拱角增大而呈现减小趋势。（3）反向设计流量工况下,叶片水力矩在第10个叶轮旋转周期内出现不稳定波动,水力矩脉动主频为轴频。水力矩脉动的周期平均值与主频幅值随翼型拱角增大而分别呈现增大和减小趋势。6.针对双向轴流泵叶轮设计了5种不同径向半径的叶根间隙,对5种叶根间隙方案下的轴流泵进行定常数值模拟计算,研究分析了叶根间隙半径对双向轴流泵外特性及叶轮内部流场的影响规律。结果表明:在大流量工况下,轴流泵水力性能受叶根间隙半径影响最明显。当叶根间隙较大时,叶轮轮毂附近出现大量间隙泄漏流动,且与主流混掺导致间隙附近的叶片表面压力下降。在叶轮出口处,轮毂附近的轴向速度与环量均会由于间隙泄漏流动而出现速度亏损,且叶根间隙越大,速度下降幅度也越大。
顾美娟[2]（2018）在《南水北调东线第一期工程江都站改造工程》文中指出江都站工程地处江苏省扬州市境内,京杭大运河、新通扬运河和淮河入江水道交汇处,为南水北调工程东线的源头工程,由4座大型泵站、12座大中型水闸以及输变电等配套工程组成。工程等别为Ⅰ等,泵站总设计流量为400m3/s,设计洪水标准为100年一遇,设计净扬程7.8m。工程具有调水、排涝、泄洪、通航、发电、改善生态环境等综合功能。江都站改造工程主要包括江都三站、四站、江都西闸以及东、西闸间河道疏浚等。改造工程采用倒Y形整流墩+低底坎措施对侧向进水流态进行整流,极大改善了站下引河流态,消除了江都西闸安全隐患。改造后江都三站平均效率提高16.3%,江都四站平均效率提高10.2%,泵站整体装置效率达75%以上,为同类型国际领先水平,为后续南水北调泵站枢纽和河道工程建设提供了示范和成功经验。
李国俊[3]（2016）在《原水输水泵站控制系统设计》文中进行了进一步梳理近年来,随着原水供应在整个水务行业地位的不断提升,其影响渗透到了国家的各行各业,规模越来越大。因此确保设备安全供水、提升效率、不断向智能化、一体化方向发展成为整个行业发展共同的目标。本文主要研究了原水输水泵站的综合自动化控制系统技术设计,为加强其设备安全可靠性、操作智能化、通讯便捷性,在设计中采取了以下措施:输水泵站控制系统均采用罗克韦尔的信息层、控制层、设备层的三层网络结构。同时由于供水行业要求高度供水安全,因此整个PLC系统均采用硬件、软件冗余设计,从而提升整个系统的可靠性。除了PLC系统及设备本身就地操作模式以外,还专门设计配备了应急操作模式。其与PLC系统相互独立,在自动化系统瘫痪后可以切换到应急操作模式,可以确保各类基本操作以及监控,保证供水能够继续进行。在设计PLC系统流程过程中,通过较为严密的启动条件,从而确保整个设备运行情况良好,尽可能将恶劣工况排除在开机运行时段外。同时通过温度、振动等各类传感器实时对机泵进行监测,进一步掌握机泵运行情况。通过本课题的研究,力争逐步实现生产管理中的“少人操作,无人值班”目标,从而提升原水行业自动化水平,减少各类不必要的人工操作,从而使大中型泵站的管理水平进一步提升,充分激发青年人才潜力,提高泵站工程的经济效益和社会效益。
仇宝云,杨益洲,严天序,龚维明,陈北帅[4]（2015）在《大型低扬程水泵机组主要失效模式及其判别标准》文中研究指明大型水泵机组是大型泵站的关键设备。为了掌握机组的可靠耐久性,对机组故障进行了统计分析,遴选出机组关键易损部件:水泵导轴承、叶轮叶片、电机定子、电机推力轴承;确定主要失效模式:水泵导轴承磨损,叶片汽蚀、断裂,电机定子绝缘老化和推力轴承烧损。分析确定了各易损部件主要失效模式的失效判别标准。本文成果对提高大型水泵机组可靠耐久性,指导泵站维护管理,合理确定机组大修周期有重要意义。
黄海田[5]（2015）在《新世纪江苏泵站工程技术的新进展》文中研究指明介绍了21世纪江苏省泵站工程的建设情况,总结了泵站工程在规划与布置、主机组、辅助系统等方面的技术进展,分析了6个主要方面存在的问题与不足,初步提出了改进的有关意见。
李亚楠[6]（2015）在《双向全贯流式抽水装置研究》文中进行了进一步梳理双向泵站可根据内、外河水位的变化调整运行方式,实现灌排结合的功能。双向泵站分为“一站四闸”式、单向泵双向流道式、双向泵单向流道式和单向泵单向流道式等4种型式。本文对采用全贯流泵的单向泵单向流道式（全贯流式）双向泵站与其它3种型式双向泵站进行了综合比较,为双向泵站规划设计阶段合理确定适宜的泵站型式提供了参考。主要研究内容如下：（1）研究了一种新型的双向全贯流式泵站型式,并对其运行方式进行了探索性研究；（2）基于泵站进、出水流道优化水力设计的目标,对双向全贯流式泵站的进、出水流道分别进行了三维湍流流动数值模拟和优化水力设计,并对双向全贯流式泵站的泵装置进行了三维湍流流动数值模拟；（3）对4种型式双向泵站的运行方式、水力性能、机组结构、安装检修和土建、机组投资等方面进行了综合比较研究。得到了以下主要结论：（1）采用轨道式掉向的全贯流泵与形线相同的对称进、出水流道配合使用,解决了水泵快速整体掉向的难题,较方便地实现了双向全贯流式泵站提灌、提排、自引、自排功能的转换；（2）经过流道优化水力设计的双向全贯流式泵站的流道顺直、正反向水力性能十分优秀；（3）双向全贯流式泵站具有提灌、提排、自引、自排的功能,其运行方式较简单、水力性能优秀、安装方便、机组结构简单、可靠性高且土建、机组投资较少,但电机效率较低、检修较困难；（4）“一站四闸”式双向泵站具有提灌、提排、自引、自排的功能,其水力性能优秀且安装检修较方便,但运行方式较复杂、土建投资很多；（5）单向泵双向流道式双向泵站具有提灌、提排、自引、自排的功能,其水力性能优良且安装检修较方便,但运行方式较复杂、土建投资较多；（6）双向泵单向流道式双向泵站不能实现自引、自排的功能,水力性能与其它三种型式双向泵站相比较差,但运行方式简单；（7）4种型式双向泵站各有优缺点,可根据拟建泵站的实际情况选择最适宜的双向泵站型式。全贯流泵具有结构简单、可靠性高、安装方便、无传动设备以及工作噪音小等优点,随着对全贯流泵研究的更加深入与越来越多的应用,以及我国科学技术的发展、制造水平的提高,预计全贯流泵具有广阔的应用前景。
林玮[7]（2014）在《一种新型液体输送泵的理论与实验研究》文中进行了进一步梳理泵作为液体输送装置广泛应用于国民经济的各个领域,当前我国泵设备耗电量占全国用电总量的比例大。面对严峻的国际能源形势,在加速开发新能源的同时,研究利用余热废热驱动的泵系统、设计研发具备出色输送性能的泵产品成为国内外学者和泵制造厂商的关注重点。本文回顾泵的发展历史和当前泵节能技术进展,提出了一种用低品位余热驱动的液体输送泵。研制了该泵的实验样机并设计搭建了测试平台,对该液体输送泵的工作特性开展了理论计算与样机测试,为设计研发该类新型液体输送泵打下了初步基础。主要内容和结论有：1.理论分析泵工作时,液体在低压侧的充注和液体在高压侧的降落过程。计算得到转速、高压侧压力、低压侧压力、转子通道个数和通道半径的变化对泵流量、轴功率、输送性能系数和泵效率的影响。计算结果表明在优化结构设计的情况下,相同工况下输送同样质量的流体所消耗的电能远远少于常规液体输送泵。2.以水为工质,高压侧通氮气模拟高压,开展了初步实验研究,探究高压侧压力、转速、通道个数变化对流量、泵功率和泵输送性能系数的影响。实验结果表明：工质在泵内以气液相混合状态输送；在高压侧压力较大时,流量随转速增大而变小；泵功率随高压力增大而增大。3.比较理论分析和实验结果,两者具有较好的一致性,并分析了高压侧压力变化对实际流量影响的原因。
袁尧[8]（2013）在《基于蚁群算法和变角相似关系的泵站优化运行研究》文中提出泵站的调水能够有效地解决水资源时空分布不均的问题,但调水过程会消耗大量的能量,从而导致泵站运行的成本很高。因此,研究泵站系统的运行优化,获得较佳的运行方案,以降低泵站的运行成本,具有重大意义。要对泵站系统的运行进行优化是一个复杂的问题,涉及的因素众多,尤其是多机组、多泵站并联运行时,问题计算的规模较大,运行方案的决策困难,这就对问题模型的可靠性以及计算方法的高效性、稳定性提出了要求。泵站运行时常用的工况调节方式是变角调节和变速调节。有研究表明,考虑到变频装置的使用寿命和价格,利用变速调节来实现泵站的优化运行时得到的运行方案经济性并不明显,因而本文仅研究通过变角调节来辅助泵站的优化运行,对水泵变角调节时的机理及可能存在的相似关系进行了探讨。计算泵站优化运行问题时,传统的确定性算法虽然可以找到问题的最优解,但是求解效率比较低；近似性算法在泵站优化运行问题中已有的研究仅限于能够应用,着重于优化运行方案与原设计运行方案之间的比较,对算法中关键信息如何针对问题本身的特性进行改进,避免算法因陷入局部最优而遗漏全局最优,以及进一步提高算法求解效率等方面的研究较少。因此,本研究将致力于探索蚁群算法和水泵的变角相似关系在泵站优化运行问题中的应用,以期能以较好的策略求解问题,获得优化后的运行方案来辅助泵站的日常运行管理,具体研究的内容和成果如下。（1）对水泵变角调节时可能存在的相似关系进行了研究。通过分析变角调节前后水泵进出口速度三角形的变化关系,结合水泵内部水流运动的特性,推导出流量、扬程随叶片安放角变化的相似关系式,提出以试验性能为依据,水泵变角相似关系式计算结果与试验数据间的误差平方和最小为目标函数,通过数值逼近求解相似关系式中流量指数和扬程指数的方法。据此构造水泵的变角相似关系计算模块并列举应用算例验证其性能,该模块可依据设计角度（0。）的精确测试结果较准确地计算常规变角范围内任意角度下的水泵性能,照此可对模型试验结果中人为操作的调角误差导致的性能误差进行修正,使得调角性能更接近真实结果。（2）蚁群算法是Marco Dorigo等学者在真实蚂蚁觅食行为启发下提出的一种元启发式优化算法,在一些组合优化调度问题中已有应用。泵站优化运行同属组合优化调度问题,论文根据此类问题的共性,结合蚁群算法的特点合理设定目标函数和约束条件,建立泵站单机组日优化运行的蚁群算法数学模型。结合模型的成分有效地设定问题求解的结点模式图,由人工蚁搜索寻找问题的可行解集,通过分析模型的特性改进蚁群算法中启发式信息和信息素更新的方式,利用状态转移规则和信息素更新逐步逼近最优解,并构造泵站单机组日优化运行的蚁群求解模块。实例计算表明,单机组优化运行蚁群求解模块的求解效率高,计算结果与同等离散情况下的动态规划法和商业软件进化求解算法的计算结果相同。（3）泵站多机组优化运行问题的数学模型比较复杂,需要寻求更高效的求解途径。论文建立了包含机组开停机约束的泵站多机组日优化运行问题的数学模型,并提出了求解模型的蚁群递阶优化算法。将总的抽水量离散后分配至单台机组,视单机组为子系统,先利用单机组优化运行计算模块对子系统进行优化求解,再根据系统总的目标,考虑各子系统之间的关联,协调修改子系统的输入和输出,最终实现全局优化。同时选取运行电费、叶片调节次数、泵机组运行时间、运行效率和消耗的功率作为评价指标,建立泵站优化运行方案的投影寻踪选优决策模型,得到多个运行方案的优劣顺序,进行决策,以便更全面地分析泵站优化运行问题,得到与实际运行的情况贴切、实施方便的泵站运行方案。据此构造泵站多机组日优化运行蚁群递阶求解的计算模块,列举应用算例来检验模块的性能,结果显示,变量同等离散的情况下,利用泵站多机组优化运行蚁群递阶模块计算的结果运行成本低,且对应的运行方案中叶片调节次数少,机组运行时间短,兼顾常规运行时的多个影响因素,与日常运行的情况贴切。（4）论文建立了泵站群日优化运行问题的数学模型,提出了求解模型的蚁群递阶优化算法。将总的抽水量离散后分配至单座泵站,视单座泵站为子系统,先利用泵站多机组日优化运行计算模块对子系统进行求解,再根据系统总的目标,考虑各子系统之间的关联,协调修改子系统的输入和输出,实现全局优化。将泵站群日优化运行问题的求解过程与水泵变角性能的相似计算模块结合起来,构造泵站群日优化运行的计算模块。该模块可应用于泵站日常运行范围内不同叶片角度的性能换算,并且可根据泵站的实际调节能力来设定不同的叶片角度调节步长进行优化运行的计算,使求解得到的运行方案更加贴切于泵站实际的日常运行操作。通过应用算例检验泵站群日优化运行模块的计算性能,其优化效果明显,说明论文提出的泵站群日优化运行计算模块能够较好地应用于此类复杂的组合优化问题。
杨帆[9]（2013）在《低扬程泵装置水动力特性及多目标优化关键技术研究》文中研究说明低扬程泵站是重要的水利基础设施,在跨流域调水工程、农田和区域抗旱、城市防洪排涝、城镇供水、污水排放等方面均起着关键性作用。随着国民经济的发展和国家对能源消耗的重视,人们对低扬程泵装置水动力性能的要求也越来越高,为了满足社会的需要同时推动低扬程泵装置研究的进一步发展,采用理论分析、数值模拟和物理模型实验相结合的方法对低扬程泵装置的水动力特性和多目标优化相关关键技术进行了研究,主要研究内容和取得的创造性成果有：（1）归纳分析了低扬程泵装置的分类及各类型泵装置水动力性能的优缺点,并从叶轮、导叶体、进水流道、出水流道及泵装置整体5个方面归纳分析了低扬程泵装置的研究进展概况。采用Matlab软件编制了自动求解泵装置水动力特性的程序,基于Visual Fortran和AutoCAD软件编制了对泵装置试验数据结果文件处理的自动绘图程序,为后续研究分析提供了技术支撑。分析了4种湍流模型、网格数量及网格类型在低扬程泵装置中的适用性问题,并将数值计算的预测值与物理模型试验值进行了对比。研究了叶顶间隙大小对低扬程泵装置内流场数值计算的影响,探讨了不同叶顶间隙对泵装置流量、扬程、轴功率及效率的影响,并成功捕捉到叶顶间隙泄漏涡结构。叶顶间隙在0.3mm以内时,对泵装置的能量性能影响较小,随着叶顶间隙增大,扬程和效率迅速下降,当叶顶间隙增大至1.0mm时,扬程降幅为10%～27%,效率降幅约10%,叶顶间隙作为低扬程泵装置数值计算固有的物理边界条件之一,在数值计算中应给予考虑。（2）基于CFD技术详细地分析了低扬程泵装置的进水流道与叶轮、导叶体与出水流道间的水力相干机理,进水流道出口断面的轴向速度分布均匀度和平均环量受叶轮旋转的影响较明显,叶轮旋转引起环量增加使进水流道水力损失有所减小。导叶体出口环量对出水流道的流场影响较大,导致隔墩两侧流量分配不均,大流量时隔墩两侧水流流态比较平顺,而小流量时隔墩右侧流道内出现螺旋状水流,两侧水流严重不均衡。无环量时出水流道的水力损失与流量成二次方关系,有环量时出水流道的水力损失增大,出水流道的内外特性与泵装置的运行工况有关系。针对双向立式低扬程泵装置的水动力性能特点,系统分析了导水锥对泵装置自流及抽水工况时进水流道水力性能的影响；借鉴灯泡贯流泵装置中扩散导叶的设计思路,研究了扩散导叶体对双向立式泵装置水力性能的影响及其在立式轴流泵装置中的适用性问题,通过物理模型试验分析了变转速变工况时双向立式泵装置内部水流脉动。（3）对斜15°轴伸贯流泵装置内流机理进行了全流道的三维数值计算,分析了在叶轮旋转条件下斜150进水流道出口断面的水力性能及其对叶轮进口断面相对位置高度的影响,给出了斜15°轴伸贯流泵装置的叶轮名义安装高度取值范围,分析了斜置安放叶轮受水流作用力的分布规律,探讨了其水力矩的变化规律及翼型附近相对流速的分布规律。针对城市防洪排涝泵站的特点,研发了两套超低扬程的双向潜水贯流泵装置,获得了双向潜水贯流泵装置的内流场,分析了灯泡体段对正、反向运行时泵装置水力性能的影响,包括灯泡体段的水力损失、导叶体内部流态及“S”形叶轮所受轴向力、叶顶间隙及叶片表面压力等。引入了单工况泵装置综合特性指标（C.P.I）,分析了两套不同泵装置间水力性能的差异性,给出了双向潜水贯流泵装置的参考结构尺寸。为研究系列竖井型线的演变规律及其对泵装置水力性能的影响,在归纳分析竖井型线的基础上,采用一维水力设计方法设计了4种不同竖井贯流泵装置,并基于ANSYS CFX对其进行三维湍流场数值计算。采用多元线性回归方法建立了泵装置效率与流量、进水流道三个性能指标的函数关系式,表明进水流道的水力损失、轴向速度分布均匀度及速度加权平均角共同影响着泵装置的水力性能。在最优工况时各进水流道出口断面的轴向速度分布整体趋势相同,将各断面的轴向速度拟合成多项式数学模型,为叶轮的设计提供一定的参考。在泵装置三维定常数值计算的基础上,引入了泵装置的无因次动量参数和泵装置多工况性能加权评价指标（M.P.I）,为解决不同泵装置水力性能的比较提供了参考方法。基于ANSYS CFX软件对前、后置竖井贯流泵装置进行三维定常流动数值模拟。引入平均涡角的概念,分析了前、后置竖井贯流泵装置内部流动的差异性,重点对不同形体的进、出水流道的水力性能及前、后置竖井贯流泵装置的外特性进行了分析比较。（4）在对泵装置进、出水流道水力性能的理论分析基础上,建立了泵装置进、出水流道的多目标多约束自动优化数学模型,并基于iSIGHT-FD优化软件构建了泵装置进、出水流道的自动优化平台,为泵装置流道的优化设计提供了全新的多目标多约束优化技术手段。以轴伸式贯流泵装置的进、出水流道为优化目标,在流道的几何数学模型描述的基础上采用多目标优化平台对其进行自动优化,优化后的进水流道水力损失减小了12.61%,轴向速度分布均匀度提高了1.86%,速度加权平均角提高了3.10°；优化后的出水流道水力损失减小了24.91%,动能恢复系数提高了6.65%,当量扩散角变为9.98°,从流道水力性能参数的定量分析可知,基于iSIGHT优化软件建立的多目标自动优化平台是可行性。在泵装置流道多目标优化设计基础上,提出了泵装置多目标优化的数学模型,并给出了泵装置多目标多约束自动优化的流程图。（5）基于泵装置三维定常数值计算,定性地分析了各工况时新型高效S形泵装置的叶轮表面静压分布及摩擦力线和导叶体内静压分布、漩涡情况,并定量分析了叶片出口的轴向速度分布规律及导叶体的回收环量能力和水力损失情况；分析了进水流道及出水流道的内部流动细节,包括流速分布、静压分布等,进水流道的轴向速度分布均匀度与速度加权平均角随着流量系数KQ的增大而增大,在最优工况KQ=0.490时,速度加权平均角为88.8°,轴向速度分布均匀度为97.51%,水力损失为3.89cm。因叶轮与导叶体的相对运动,泵装置内部流动实际是非定常流动,采用“瞬态冻结转子”技术对新型高效S形轴伸贯流泵装置进行了非定常数值模拟,定量分析了各过流部件内部的水力脉动情况、叶轮受力及扭矩的非定常特性,叶轮叶片及导叶片的最大与最小压力值的水压力脉动情况。针对新型高效轴伸S轴伸贯流泵装置,制作了泵装置物理模型并在江苏省水利动力工程重点实验室的高精度水力机械试验台进行性能试验,测试并分析了五个叶片安放角时新型S形轴伸贯流泵装置的能量性能、汽蚀性能及飞逸特性。在叶片安放角-2°时,新型高效S形泵装置的最高效率为83.55%,表明研发的新型高效S形轴伸贯流泵装置具有高效节能的突出优点。通过对模型泵装置阻力矩的计算分析,得出了在不同反向水头工况下相同叶片安放角时单位飞逸转速不是定值的原因,实际工程采用模型泵装置单位飞逸转速进行原型泵站飞逸转速换算是偏安全的。采用物理模型试验方法研究新型S形轴伸贯流泵装置的运行稳定性,在导叶体外壁布置两支电动式加速度传感器,分别测量了横向（X方向）与铅垂方向（Y方向）的振动位移。在额定转速1350r/min时,采用EN900采集分析仪对叶片安放角为+4°与-4°时不同运行工况的泵装置模型进行振动测试和分析。（6）开展了有涡入流条件下箱涵式轴流泵装置内部流动机理的研究,阐述了喇叭管悬空高及流道高度相关联时对箱涵式进水流道内流场及水力性能的影响,重点分析了有涡入流条件时叶轮所受轴向力及径向力情况,以及对叶轮进口处水力脉动的影响,采用定量的方法阐述了涡带在流道内部产生及逐步耗散的过程,通过3D-PIV测试技术和高速摄影技术验证了数值计算模拟的可靠性及有效性。（7）通过速度三角形分析了前置导叶对泵装置水动力性能的影响。依据前置导叶的设计要求,设计了可调前置导叶,开展了前置导叶不同调节角时泵装置的三维定常数值计算,分析了其对泵装置内、外特性的影响,重点分析了不同调节角时前置导叶对叶轮水力性能的影响,通过自编程序获取了可调前置导叶对泵装置影响的综合特性曲线,并建立了不同前置导叶片调节角时泵装置外特性预测的多元非线性回归预测数学模型。全面系统地探讨了可调后置导叶片对泵装置水动力性能的影响,重点分析了不同调节角时泵装置的内、外特性,基于数值计算结果建立了不同调节角时后置导叶对泵装置外特性预测的BP-ANN数学模型,并通过联合方法验证了该方法的可行性。
黄根[10]（2012）在《大型立式水泵机组可靠性研究》文中提出大型立式水泵机组在国内最早采用,应用最为广泛。立式泵机组可靠性和工况调节性能最好,技术最为成熟,其特点是水泵导轴承受力小,配套电机运行环境好,安装检修方便。南水北调东线一期工程江苏段新建14座泵站,装机62台套,其中立式泵机组占总机组台数的64.5%。因此研究立式泵机组的可靠性,对保证南水北调工程的正常运行,充分发挥其功能和效益具有重要意义。本文对大型立式水泵机组常见故障及失效形式进行了总结,分析了故障失效的主要原因；通过分析影响大型立式水泵机组可靠性的主要因素,重点研究水泵导轴承、电机推力轴承、叶片调节机构等关键部件的可靠性影响因素,计算了立式水泵油润滑导轴承密封泄漏量与排漏水量、水润滑聚氨酯导轴承磨损速率、叶片调节机构失效概率、电机推力轴承磨损速率；根据多因素影响的设备可靠度理论,计算了基于可靠度的水润滑聚氨酯导轴承磨损寿命、基于可靠度的叶片调节机构寿命、基于可靠度的电机推力轴承磨损寿命；最后提出了提高立式水泵机组可靠性的措施。大型立式水泵常见故障及失效形式有：水泵油润滑导轴承进水、水润滑导轴承磨损失效、叶片调节机构失效、水泵汽蚀、电机推力轴承烧瓦、定子绕组线圈绝缘老化等。水泵油润滑导轴承可靠性主要由其端面密封可靠性决定,影响油润滑导轴承端面密封可靠性的主要因素有：密封端面材质、摩擦状态、密封端面压力。影响水润滑导轴承可靠性的主要因素有：轴承所受径向载荷、轴瓦材料、润滑水质。影响电机推力轴承可靠性的主要因素有：推力瓦材质、荷载率、受力均匀性和安装质量。水泵导轴承和电机推力瓦是对立式泵机组影响较大的关键部件,而润滑水质与轴瓦材料分别是两者可靠性的主要影响因素。因此对导轴承采用清水润滑,选用弹性金属塑料作为电机推力瓦瓦面可以最经济地改善立式水泵机组运行可靠性。算例立式轴流泵机组,采用水润滑聚氨酯导轴承,液压全调节式叶片调节机构,弹性金属塑料推力轴承,三个主要易损部件具有95%可靠度的运行寿命分别为42500h、210000h、35000h。立式轴流泵机组具有95%可靠度的运行寿命为32000h。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 轴流泵叶片设计方法 |
| 1.2.2 水泵三维优化设计理论 |
| 1.2.3 轴流泵叶轮间隙流动研究 |
| 1.2.4 轴流泵水动力特性研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 双向轴流泵叶轮-导叶匹配设计优化 |
| 2.1 双向轴流泵参数化设计 |
| 2.1.1 原始设计模型 |
| 2.1.2 基于NACA65翼型理论的叶轮参数化设计 |
| 2.1.3 基于流线法的导叶参数化设计 |
| 2.2 基于CFD的双向轴流泵叶轮—导叶匹配优化 |
| 2.2.1 网格划分与边界条件设置 |
| 2.2.2 具体优化设计步骤 |
| 2.2.3 优化目标函数 |
| 2.2.4 基于正交试验的导叶设计变量确定 |
| 2.2.5 拉丁超立方与多层神经网络 |
| 2.2.6 多目标遗传算法 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 双向轴流泵能量特性试验与压力脉动测量 |
| 3.1 双向轴流泵试验台介绍 |
| 3.1.1 试验台结构与试验仪器介绍 |
| 3.1.2 试验台综合不确定度计算 |
| 3.2 非对称双向叶轮轴流泵能量特性试验 |
| 3.2.1 优化设计方案验证 |
| 3.2.2 多角度能量特性试验 |
| 3.3 双向轴流泵压力脉动测量 |
| 3.3.1 压力脉动强度 |
| 3.3.2 功率谱分析 |
| 3.3.3 时频域联合分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 不同轴流泵叶轮翼型的湍流强度分析 |
| 4.1 三种叶轮翼型方案 |
| 4.2 非定常数值模拟方法 |
| 4.2.1 网格划分 |
| 4.2.2 边界条件设置 |
| 4.3 试验验证 |
| 4.4 计算结果与分析 |
| 4.4.1 三种叶轮方案下的轴流泵外特性参数 |
| 4.4.2 三种叶轮方案下非定常压力分布特性 |
| 4.4.3 三种叶轮方案下非定常速度分布特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 不同轴流泵叶轮翼型的熵产水力损失分析 |
| 5.1 熵产理论 |
| 5.2 计算结果分析 |
| 5.2.1 基于熵产理论的耗散分布 |
| 5.2.2 基于熵产理论的湍动耗散率分布 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 不同轴流泵叶轮翼型的水力矩特性分析 |
| 6.1 叶片水力矩定义 |
| 6.2 不同叶片翼型对叶片水力矩特性的影响 |
| 6.2.1 不同翼型方案下叶片表面载荷分布 |
| 6.2.2 不同翼型方案下叶片水力矩分布 |
| 6.3 不同叶片安放角对叶片水力矩特性的影响 |
| 6.3.1 计算结果验证 |
| 6.3.2 不同叶片安放角下叶片表面载荷分布 |
| 6.3.3 不同叶片安放角下叶片水力矩分布 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 叶根间隙对双向轴流泵水力性能的影响 |
| 7.1 数值模拟设置 |
| 7.1.1 三维造型与网格划分 |
| 7.1.2 边界条件设置 |
| 7.2 数值模拟结果验证 |
| 7.3 结果分析与讨论 |
| 7.3.1 叶根间隙半径对双向轴流泵外特性的影响 |
| 7.3.2 叶根间隙半径对双向轴流泵内流场的影响 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 研究总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 原水资源的特点 |
| 1.3 国内大型泵站建设情况 |
| 1.4 国外大型泵站建设情况 |
| 1.5 自动化监控技术的发展历史 |
| 1.6 现有原水供应泵站存在的缺陷 |
| 1.7 课题的目的 |
| 1.8 主要研究内容 |
| 第二章 上海原水行业输水泵站概述 |
| 2.1 泵站简介 |
| 2.1.1 平面布置与各生产区域组成 |
| 2.1.2 制定工艺流程 |
| 2.1.3 辅助工艺设备 |
| 2.2 监测传感器 |
| 2.2.1 水位监测 |
| 2.2.2 压力检测 |
| 2.2.3 流量检测 |
| 2.2.4 泵站机组安全监测 |
| 第三章 可编程控制系统 |
| 3.1 可编程控制系统的结构与分类 |
| 3.1.1 PLC的基本结构 |
| 3.1.2 可编程控制器的分类 |
| 3.2 可编程控制器的工作原理与编程方式 |
| 3.2.1 可编程控制器的工作方式 |
| 3.2.2 可编程控制器的响应时间 |
| 3.3 可编程控制器的特点 |
| 第四章 输水泵站的控制要求与设计 |
| 4.1 总体要求 |
| 4.1.1 安全可靠性 |
| 4.1.2 通信实时性 |
| 4.1.3 维护及可操作性 |
| 4.1.4 可扩展性 |
| 4.1.5 技术优越性 |
| 4.2 系统具体功能要求 |
| 4.2.1 机泵参数的报警、采集、通讯以及显示 |
| 4.2.2 故障保护 |
| 4.2.3 工艺流程控制 |
| 4.3 通讯设计 |
| 4.4 网络选取 |
| 4.4.1 设备层与控制层的通讯-设备网Device Net |
| 4.4.2 控制层与控制层的通讯-控制网Control Net |
| 4.4.3 信息层与控制层的通讯-以太网Ethernet/IP |
| 4.4.4 控制系统的硬件选取 |
| 4.5 自动化原则设计 |
| 4.6 顺序控制设计 |
| 4.6.1 准备流程 |
| 4.6.2 开机流程 |
| 4.6.3 关机流程 |
| 4.6.4 故障报警及停机流程 |
| 4.7 控制硬件配置 |
| 第五章 输水泵站控制系统设备布置 |
| 5.1 应急处置控制柜 |
| 5.2 振动检测分析系统 |
| 5.2.1 振动检测基本介绍 |
| 5.2.2 传感器安装方法对使用效果的评估 |
| 5.3 紧急停止装置 |
| 5.4 UPS电源装置 |
| 5.5 声光报警装置 |
| 5.6 输水泵站通风机控制箱 |
| 5.7 排水泵控制柜 |
| 5.8 清污机控制柜 |
| 第六章 输水泵站控制系统信息层设计 |
| 6.1 信息层功能及硬件配置 |
| 6.2 触摸屏相关设备软件及操作系统 |
| 6.2.1 主泵控制界面 |
| 6.2.2 设备模拟量监测 |
| 6.2.3 机泵准备条件监测界面 |
| 6.2.4 机泵运行模式选择 |
| 6.2.5 控制方式选择 |
| 6.2.6 启停机泵操作 |
| 6.2.7 用户登录界面 |
| 6.2.8 其他辅助系统 |
| 6.2.9 清污机系统 |
| 第七章 上位机界面开发 |
| 7.1 输水泵站总览 |
| 7.2 输水泵站泵组监控画面 |
| 7.3 输水泵站单泵工艺 |
| 7.4 清污机监测 |
| 7.5 报表操作 |
| 7.6 实时报警与历史报警 |
| 7.7 网络通讯监测 |
| 7.8 操作员授权登录 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 设备清单 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
| 0 引言 |
| 1 泵站工程建设概况 |
| 1.1 南水北调与江水北调泵站工程 |
| 1.2 城市防洪与区域排灌泵站工程 |
| 1.3江水东引与太湖水环境治理泵站工程 |
| 1.4 大中型泵站更新改造工程 |
| 2 泵站选址与布置 |
| 2.1 泵站选址 |
| 2.2 枢纽布局 |
| 2.3 优化布置 |
| 3 泵站主机组 |
| 3.1 水力模型与流道 |
| 3.1.1 水力模型 |
| 3.1.2 流道 |
| 3.2 机组型式与贯流式机组 |
| 3.2.1 机组结构型式 |
| 3.2.2 贯流式机组 |
| 3.3 工况调节与机组关键部件 |
| 3.3.1 工况调节方式 |
| 3.3.2 电机推力轴承与电磁系统 |
| 3.3.3 水泵转轮与外壳 |
| 4 泵站辅助系统 |
| 4.1 变配电装置 |
| 4.2 辅机装置 |
| 4.3 自动化 |
| 4.4 反向发电 |
| 5 存在问题与不足 |
| 5.1 南水北调与江水北调泵站等别的衔接 |
| 5.2 泵站特征水位与总体规划水位的衔接 |
| 5.3 机组关键参数与研究试验成果的衔接 |
| 5.4 泵站工程设计质量 |
| 5.5 泵站工程施工质量 |
| 5.6 泵站机电设备质量 |
| 6 结语 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究与应用现状 |
| 1.2.1 “一站四闸”式双向泵站 |
| 1.2.2 单向泵双向流道式双向泵站 |
| 1.2.3 双向泵单向流道式双向泵站 |
| 1.2.4 单向泵单向流道式(全贯流式)双向泵站 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 双向泵站的型式及特点 |
| 2.1 双向泵站型式 |
| 2.2 “一站四闸”式双向泵站 |
| 2.3 单向泵双向流道式双向泵站 |
| 2.4 双向泵单向流道式双向泵站 |
| 2.4.1 “S”形对称叶片双向泵 |
| 2.4.2 双向水平轴伸式泵站 |
| 2.4.3 双向竖井贯流式泵站 |
| 2.4.4 双向潜水贯流式泵站 |
| 2.4.5 双向灯泡贯流式泵站 |
| 2.5 单向泵单向流道式(全贯流式)双向泵站 |
| 2.5.1 全贯流泵 |
| 2.5.2 单臂自耦合式双向全贯流泵站 |
| 2.5.2.1 主要组成 |
| 2.5.2.2 运行方式 |
| 2.5.3 轨道式双向全贯流泵站 |
| 2.5.3.1 主要组成 |
| 2.5.3.2 运行方式 |
| 3 三维湍流流动数值计算研究方法 |
| 3.1 基本方程 |
| 3.2 数值模拟方法 |
| 3.3 离散化方法 |
| 3.4 网格的剖分 |
| 3.5 边界条件 |
| 4 双向全贯流式泵装置优化水力设计 |
| 4.1 进、出水流道优化水力设计目标 |
| 4.1.1 进水流道优化水力设计目标 |
| 4.1.2 出水流道优化水力设计目标 |
| 4.2 边界条件及计算区域 |
| 4.2.1 进水流场 |
| 4.2.2 出水流场 |
| 4.2.3 泵装置流场 |
| 4.3 进、出水流道优化水力设计 |
| 4.3.1 进水流道优化水力设计 |
| 4.3.2 出水流道优化水力设计 |
| 4.4 泵装置三维湍流流动数值模拟 |
| 5 双向泵站的综合比较 |
| 5.1 运行方式 |
| 5.2 抽水装置水力性能 |
| 5.2.1 抽水装置效率 |
| 5.2.2 水泵空化性能 |
| 5.3 机组结构 |
| 5.3.1 电机结构 |
| 5.3.2 传动方式 |
| 5.3.3 水泵结构 |
| 5.3.4 泵轴 |
| 5.3.5 轴承 |
| 5.4 安装检修 |
| 5.5 土建、机组投资 |
| 5.6 综合比较结果 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附图1 双向全贯流式泵装置进水流道透视图 |
| 附图2 双向全贯流式泵装置进水流道流场图 |
| 附图3 双向全贯流式泵装置出水流道透视图 |
| 附图4 双向全贯流式泵装置出水流道流场图 |
| 附图5 双向全贯流式泵装置透视图 |
| 附图6 双向全贯流式泵装置流场图 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 泵的发展简史 |
| 1.3 泵的节能概述 |
| 1.3.1 泵本身的节能途径 |
| 1.3.2 泵系统节能途径 |
| 1.3.3 泵运行节能途径 |
| 1.4 泵的性能参数与特性曲线 |
| 1.4.1 泵的性能参数 |
| 1.4.2 泵的性能曲线 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 新型液体输送泵的理论研究 |
| 2.1 新型液体输送泵的设计和研制 |
| 2.2 新型液体输送泵的工作原理 |
| 2.3 新型液体输送泵的理论计算 |
| 2.3.1 泵工作过程的分析计算 |
| 2.3.2 泵输送模型的简化和计算 |
| 2.4 计算结果与分析 |
| 2.4.1 转速对泵各个性能参数的影响 |
| 2.4.2 转子通道个数和通道半径对泵各个性能参数的影响 |
| 2.4.3 高压侧压力对泵各个性能参数的影响 |
| 2.4.4 低压侧压力对泵各个性能参数的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 实验样机的研制与测试平台的搭建 |
| 3.1 新型液体输送泵样机的研制 |
| 3.2 测试平台的搭建 |
| 3.2.1 液体输送泵性能测试平台的组成 |
| 3.2.2 测试平台的零部件选型 |
| 3.3 测试平台的调试 |
| 3.3.1 测试平台的排污 |
| 3.3.2 测试平台的保压和检漏 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 泵输送性能的实验研究 |
| 4.1 液体输送泵的静态泄漏实验 |
| 4.1.1 静态液体泄漏实验 |
| 4.1.2 静态气体泄漏实验 |
| 4.2 新型液体输送泵的稳态输送性能测试 |
| 4.2.1 转速和高压侧压力变化对泵各个性能参数的影响 |
| 4.2.2 转速和通道个数变化对流量的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 1. 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 蚁群算法的理论基础 |
| 1.2.1 蚁群觅食过程的自组织优化原理 |
| 1.2.2 蚁群优化算法的元启发式框架 |
| 1.2.3 蚁群算法求解旅行商问题 |
| 1.3 泵站优化运行的国内外研究现状 |
| 1.3.1 国内泵站优化运行问题研究现状 |
| 1.3.2 国外针对泵站优化运行问题的研究 |
| 1.4 蚁群算法的研究进展 |
| 1.4.1 改进的蚁群算法 |
| 1.4.2 蚁群算法的应用 |
| 1.5 蚁群算法在泵站优化运行问题中的适用性 |
| 1.5.1 泵站优化运行问题求解的难点分析 |
| 1.5.2 蚁群算法求解泵站优化运行问题的优势 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 2. 水泵的变角相似性能研究 |
| 2.1 水泵变角性能的相似关系 |
| 2.1.1 叶轮进口速度三角形和流量相似关系 |
| 2.1.2 叶轮出口速度三角形和扬程相似关系 |
| 2.1.3 功率相似关系 |
| 2.1.4 变角相似关系式 |
| 2.2 水泵变角相似关系计算模块 |
| 2.3 变角相似关系式的应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 3. 蚁群算法在单机组日优化运行中的应用 |
| 3.1 泵站单机组优化运行的数学模型 |
| 3.2 泵站单机组优化运行的蚁群算法求解 |
| 3.2.1 蚁群算法求解的思路 |
| 3.2.2 针对泵站优化运行的启发式信息设计 |
| 3.2.3 单机组日运行优化蚁群求解模块 |
| 3.2.4 算法伪代码 |
| 3.3 应用算例分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4. 泵站多机组日运行的蚁群递阶优化 |
| 4.1 多机组优化运行的数学模型 |
| 4.2 多机组运行的蚁群递阶优化方法 |
| 4.2.1 第一阶优化 |
| 4.2.2 第二阶优化 |
| 4.2.3 求解步骤 |
| 4.3 泵站优化运行方案的评价与选优 |
| 4.3.1 泵站优化运行方案的评价指标 |
| 4.3.2 投影寻踪方法的原理简介 |
| 4.4 泵站多机组日运行优化蚁群求解模块 |
| 4.5 应用算例分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5. 泵站群日优化运行研究 |
| 5.1 泵站群优化运行数学模型 |
| 5.2 泵站群运行的蚁群递阶优化方法 |
| 5.2.1 求解思路 |
| 5.2.2 泵站群日运行优化求解模块 |
| 5.3 应用算例分析 |
| 5.3.1 算例简介 |
| 5.3.2 变角相似计算结果分析 |
| 5.3.3 优化运行计算结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6. 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及参与的科研课题 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.1.1 课题研究的背景 |
| 1.1.2 课题研究的意义 |
| 1.2 低扬程泵装置的分类及结构特点 |
| 1.3 低扬程泵装置的研究现状及问题 |
| 1.3.1 水泵叶轮的研究 |
| 1.3.2 导叶体的研究 |
| 1.3.3 进出水流道的研究 |
| 1.3.4 泵装置整体的研究 |
| 1.4 本文的研究思路及内容 |
| 第二章 泵装置三维流场数值计算方法及适应性研究 |
| 2.1 泵装置内流场数值计算方法 |
| 2.1.1 控制方程及湍流模型 |
| 2.1.2 湍流流动的近壁区处理 |
| 2.1.3 离散与求解方法 |
| 2.1.4 网格生成方法及边界条件设置 |
| 2.2 泵装置水力特性分析及程序编制 |
| 2.2.1 泵装置水力特性分析数学公式 |
| 2.2.2 基于Matlab的分析程序编制 |
| 2.3 泵装置模型试验台及试验数据处理程序的编制 |
| 2.3.1 泵装置模型试验台 |
| 2.3.2 试验数据处理程序编制 |
| 2.4 泵装置数值计算条件适用性与叶顶间隙影响的研究 |
| 2.4.1 几何模型和边界条件 |
| 2.4.2 网格数量及类型的影响 |
| 2.4.3 湍流模型的选用 |
| 2.4.4 叶顶间隙对泵装置水动力特性的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 典型低扬程泵装置水动力特性数值分析及模型试验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 典型单向立式泵装置过流部件水力相干机理分析 |
| 3.2.1 叶轮与进水流道的耦合分析 |
| 3.2.2 导叶出口环量对出水流道水力性能的影响 |
| 3.2.3 隔墩对出水流道水力性能的影响 |
| 3.3 典型双向立式泵装置水动力性能影响因素及水力脉动分析 |
| 3.3.1 过流部件对泵装置水动力性能的影响分析 |
| 3.3.2 变工况变转速泵装置内部水流脉动特性分析 |
| 3.4 斜15°轴伸贯流泵装置水力设计及水动力特性分析 |
| 3.4.1 进出水流道的水力性能及水力设计分析 |
| 3.4.2 斜置15°叶轮水动力特性分析 |
| 3.4.3 斜15°泵装置性能试验及结果对比 |
| 3.5 双向潜水贯流泵装置水动力特性及结构优化 |
| 3.5.1 双向S形叶片及泵装置结构分析 |
| 3.5.2 灯泡体结构对泵装置能量性能的影响 |
| 3.5.3 正反向工况时对称翼型叶轮的水动力性能分析 |
| 3.5.4 两套潜水贯流泵装置的综合特性对比分析 |
| 3.6 竖井型线演化及竖井贯流泵装置水动力特性相关问题分析 |
| 3.6.1 竖井型线演化及数学模型建立 |
| 3.6.2 竖井结构对泵装置水动力性能的影响 |
| 3.6.3 竖井位置对泵装置水动力性能的影响 |
| 3.6.4 竖井泵装置的改型分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 低扬程泵装置的多目标自动优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多目标优化的基本概念及优化算法 |
| 4.2.1 多目标优化的基本概念 |
| 4.2.2 优化算法 |
| 4.3 进出水流道多目标优化的数学模型 |
| 4.3.1 进水流道的多目标优化数学模型 |
| 4.3.2 出水流道的多目标优化数学模型 |
| 4.4 基于iSIGHT的进出水流道多目标自动优化平台构建 |
| 4.4.1 流道形体参数化三维造型模块 |
| 4.4.2 流道的三维湍流数值计算模块 |
| 4.4.3 流道的目标函数求解模块 |
| 4.4.4 多目标多约束自动优化设计平台的构建 |
| 4.5 泵装置进出水流道水力性能的理论分析 |
| 4.5.1 进水流道水力性能的理论分析 |
| 4.5.2 出水流道水力性能的理论分析 |
| 4.6 进、出水流道自动优化设计实例 |
| 4.6.1 流道的几何数学模型描述 |
| 4.6.2 进、出水流道的自动优化设计及三维模型 |
| 4.7 泵装置整体数值优化方法探讨 |
| 4.7.1 泵装置整体优化的多目标函数及约束条件 |
| 4.7.2 泵装置整体优化的流程图分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 新型S形轴伸贯流泵装置内部流动机理及运行稳定性 |
| 5.1 新型S形轴伸泵装置结构及网格剖分 |
| 5.2 新型S形轴伸泵装置三维定常内流机理研究 |
| 5.2.1 泵装置三维定常数值计算的参数设置 |
| 5.2.2 各过流部件的水力性能分析 |
| 5.2.3 泵装置水力性能预测 |
| 5.3 新型S形轴伸贯流泵装置运行稳定性研究 |
| 5.3.1 新型S形轴伸泵装置内部水流脉动特性数值研究 |
| 5.3.2 新型S形轴伸泵装置叶轮受力及扭矩的非定常分析 |
| 5.3.3 新型S形轴伸泵装置叶片水压力脉动分析 |
| 5.3.4 新型S形轴伸泵装置振动特性的试验研究 |
| 5.4 新型S形轴伸泵装置相关性能试验分析 |
| 5.4.1 新型S形轴伸贯流泵装置能量特性试验 |
| 5.4.2 新型S形轴伸贯流泵装置汽蚀特性试验 |
| 5.4.3 不同贯流泵装置水力性能比较分析 |
| 5.4.4 新型S形轴伸泵装置飞逸试验及飞逸特性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 泵装置内部进水有涡流动计算与试验分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 箱涵式轴流泵装置基本参数 |
| 6.3 箱涵式轴流泵装置定常水动力特性数值分析 |
| 6.3.1 箱涵式进水流道内流场及水力性能分析 |
| 6.3.2 有涡入流条件下叶轮水力性能分析 |
| 6.3.3 泵装置模型的外特性预测及性能试验验证 |
| 6.3.4 箱涵式进水流道附底涡三维定常数值分析 |
| 6.3.5 箱涵式进水流道几何尺寸对其水力性能的影响 |
| 6.3.6 箱涵式进水流道典型断面的3D-PIV流场测试及数模验证 |
| 6.4 箱涵式轴流泵装置非定常水动力特性数值分析 |
| 6.4.1 计算模型和参数设置 |
| 6.4.2 泵装置内部三维非定常流场分析 |
| 6.4.3 有涡入流对泵装置运行稳定性的分析 |
| 6.4.4 泵装置动态特性预测及比较 |
| 6.5 箱涵式轴流泵装置消涡措施试验分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 可调导叶对泵装置水动力特性的影响 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 可调前置导叶(AIGV)对泵装置性能的影响机理分析 |
| 7.2.1 前置导叶设计及形状分析 |
| 7.2.2 可调前置导叶调节的基本原理 |
| 7.2.3 可调前置导叶对泵装置水力性能的影响 |
| 7.2.4 带可调前置导叶的泵装置性能的回归预测模型 |
| 7.3 可调后置导叶(AOGV)对泵装置性能的影响机理分析 |
| 7.3.1 可调后置导叶调节的基本原理 |
| 7.3.2 可调后置导叶对泵装置性能影响的数值计算设置 |
| 7.3.3 可调后置导叶对泵装置水力性能的影响 |
| 7.3.4 基于BP-ANN的可调后置导叶的泵装置性能预测 |
| 7.3.5 基于联合方法对全调式后置导叶的泵装置性能预测的验证 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结与创新点 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的相关科研成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 可靠性研究现状和发展趋势 |
| 1.2.2 大型立式水泵可靠性研究现状 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 2 大型立式水泵机组常见故障及失效形式 |
| 2.1 水泵导轴承故障 |
| 2.1.1 油润滑导轴承 |
| 2.1.2 水润滑导轴承 |
| 2.2 叶片调节机构故障 |
| 2.3 水泵汽蚀 |
| 2.3.1 水泵汽蚀的类型 |
| 2.3.2 水泵汽蚀的判定 |
| 2.3.3 水泵汽蚀的危害 |
| 2.4 配套电机故障 |
| 2.4.1 推力瓦烧损 |
| 2.4.2 电机绝缘老化 |
| 3 主水泵可靠性 |
| 3.1 导轴承可靠性影响因素 |
| 3.2 油润滑导轴承端面密封可靠性 |
| 3.2.1 端面密封结构原理 |
| 3.2.2 端面密封泄漏量影响因素 |
| 3.2.3 实例计算 |
| 3.3 水润滑导轴承可靠性 |
| 3.3.1 水润滑导轴承可靠性的影响因素 |
| 3.3.2 基于可靠度的水润滑导轴承磨损寿命计算 |
| 3.4 叶片调节机构可靠性 |
| 3.4.1 叶片调节方式 |
| 3.4.2 调节方式比较与选用 |
| 3.4.3 基于可靠度的调节机构寿命 |
| 4 主电机可靠性 |
| 4.1 推力轴承可靠性影响因素 |
| 4.1.1 推力瓦材质 |
| 4.1.2 推力瓦荷载率 |
| 4.1.3 推力瓦受力均匀性 |
| 4.1.4 安装质量 |
| 4.2 立式电机两种推力轴承 |
| 4.2.1 刚性支承轴承 |
| 4.2.2 弹性支承轴承 |
| 4.2.3 两种推力轴承对比 |
| 4.3 基于可靠度的推力轴承磨损寿命计算 |
| 4.3.1 数学模型 |
| 4.3.2 磨损速度 |
| 4.3.3 基于可靠度的磨损寿命 |
| 4.4 电机冷却系统可靠性影响因素分析 |
| 4.4.1 电机冷却方式 |
| 4.4.2 电机发热量计算 |
| 4.4.3 电机温升的影响因素 |
| 4.4.4 电机通风散热计算 |
| 5 水泵机组可靠性 |
| 5.1 水泵机组的可靠性 |
| 5.2 提高立式水泵机组可靠性的措施 |
| 5.2.1 提高主水泵可靠性 |
| 5.2.2 提高主电机可靠性 |
| 5.2.3 加强可靠性管理 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 研究成果 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参加的科研项目及完成的学术论文 |
