检索结果-内蒙古大学图书馆

武汉大学学报(工学版) 2025年第1期58卷 142-149页

作者：孙天野王忠静祝宝山清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084 清华大学水利水电工程系北京100084

为合理选择泵站机组在不同工况下的组合方式,实现单级泵站的运行优化,通过分析水泵运行特性以及管路损失特性,建立泵站能耗优化数学模型。采用动态规划法,以泵站运行总能耗最低为目标函数,确定约束条件和递推方程,运用MATLAB动态规划程... 详细信息

为合理选择泵站机组在不同工况下的组合方式,实现单级泵站的运行优化,通过分析水泵运行特性以及管路损失特性,建立泵站能耗优化数学模型。采用动态规划法,以泵站运行总能耗最低为目标函数,确定约束条件和递推方程,运用MATLAB动态规划程序对模型求解,从而计算出最优的开机组合。以陕甘宁盐环定扬黄梯级泵站为研究对象,计算结果表明:采用动态规划法,利用计算机语言可以快速并准确地在满足条件的所有水泵开机组合型式中寻找出最优的开机组合,使泵站能耗减少、运行效率提高。建立的模型具有较强的实用性和通用性,可以为泵站的运行提供最优决策,对提高泵站的经济效益具有一定的指导意义和应用价值。

关键词：盐环定梯级泵站动态规划能耗最优

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不同叶顶间隙下进口含气率对混输泵做功性能的影响

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排灌机械工程学报 2025年第3期43卷 217-223页

作者：肖业祥刘洁李海军陶思佳史广泰清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084 中国三峡建工(集团)有限公司四川成都610095 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室四川成都610039

为研究不同叶顶间隙下进口含气率对多相混输泵流道内能量转换规律的影响,应用ANSYS CFX软件对多相混输泵内气液两相流动进行数值模拟,并分析混输泵内动扬程、静扬程、功率变化以及各截面能量密度的分布规律,揭示同时考虑叶顶间隙和含气... 详细信息

为研究不同叶顶间隙下进口含气率对多相混输泵流道内能量转换规律的影响,应用ANSYS CFX软件对多相混输泵内气液两相流动进行数值模拟,并分析混输泵内动扬程、静扬程、功率变化以及各截面能量密度的分布规律,揭示同时考虑叶顶间隙和含气率下多相混输泵内的能量转换特性.研究结果表明:叶顶间隙的增大对混输泵叶轮做功性能影响极大,当轴向系数为0.4时,混输泵在叶顶间隙为1.0,1.5 mm下分别呈现出动扬程极大值约为5,6 m;含气率的增大使得叶轮后半段静扬程逐渐减小,叶轮增压性能降低,其中在叶轮出口静扬程降低最明显,最大下降幅度高达10.02%;随着含气率的增大,叶轮流道内的静功率和总功率均有一定提升,叶顶间隙及含气率的增大都使得流道中部功率密度较大的区域面积产生明显的增大.研究结果可为精确预测混输泵的做功性能提供一定参考.

关键词：多相混输泵叶顶间隙进口含气率做功性能扬程

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采用Liutex涡识别法的水泵水轮机S区内流特性分析

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水力发电学报 2025年第1期44卷 135-142页

作者：肖业祥肖微任绍成陈柳刘子实清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084 国网新源控股有限公司抽水蓄能技术经济研究院北京100761 中国水利水电科学研究院北京100048

为探究水泵水轮机S特性出现的原因,首先将数值预测的特性曲线与模型试验进行了对比分析,然后基于Liutex涡识别法分析了各过流部件在S特性区的流动和涡旋分布情况,探讨了S区相同转速不同流量工况下的内部流动变化规律。分析发现:相同转... 详细信息

为探究水泵水轮机S特性出现的原因,首先将数值预测的特性曲线与模型试验进行了对比分析,然后基于Liutex涡识别法分析了各过流部件在S特性区的流动和涡旋分布情况,探讨了S区相同转速不同流量工况下的内部流动变化规律。分析发现:相同转速下水轮机工况蜗壳内的流动稳定性较好,几乎没有涡旋出现;导叶和转轮域内流动较为均匀,只在无叶区分布有少量涡旋,水流稳定性较好。制动工况蜗壳内流动开始变得较不稳定,涡旋集中分布在蜗壳出口环面上,容易形成涡团阻碍水流进入固定导叶;在导叶叶栅间存在明显的涡旋和回流现象,导叶和转轮的叶栅堵塞较为严重。反水泵工况在尾水管出口出现螺旋状回流,导致流入转轮的水流发生旋转失速等不稳定现象;水流一部分在活动导叶进水边沿圆周方向高速流动,存在严重的流动分离现象,涡旋分布最密集,由于无叶区内存在压力突变区,导致涡旋几乎占据整个流道。

关键词：可逆式水泵水轮机 Liutex涡识别法 S特性区涡旋特征

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基于三段四次载荷控制的离心泵叶轮设计方法及试验研究

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第12期64卷 2115-2121页

作者：鲁阳平谭磊清华大学能源与动力工程系水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084

针对离心泵叶片载荷控制精度低、高效运行区间窄的难题,该文基于三段四次函数控制叶片载荷分布,提出了一种离心泵叶轮设计方法。该方法将叶片载荷沿叶轮进口到出口分为进口段、中间段和出口段,每段给定四次函数型载荷分布规律,构建基于... 详细信息

针对离心泵叶片载荷控制精度低、高效运行区间窄的难题,该文基于三段四次函数控制叶片载荷分布,提出了一种离心泵叶轮设计方法。该方法将叶片载荷沿叶轮进口到出口分为进口段、中间段和出口段,每段给定四次函数型载荷分布规律,构建基于三段四次载荷控制的叶轮设计方法。基于本文提出的设计方法,设计了一台比转速为102的离心泵,并对其能量特性和流场特性开展了数值模拟。结果表明,相比基准叶轮,优化叶轮在多工况点下的平均效率提高了5.35%,且具有宽广的高效运行区间。优化叶轮内部压力分布更加均匀,流线分布更加合理。最后,本研究加工了离心泵叶轮和泵体,搭建了流体机械综合性能试验台,试验测量结果表明离心泵最高效率为78.20%,满足设计要求。

关键词：离心泵三段四次载荷控制叶轮设计数值模拟试验研究

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冲击式水轮机水斗设计方法及性能优化

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 852-859页

作者：孙启轩谭磊清华大学能源与动力工程系水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084

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... 详细信息

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。

关键词：冲击式水轮机水斗设计方法正交优化数值模拟

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屏蔽电机内冷却循环流场及水力损失数值研究

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水力发电学报 2024年第10期43卷 53-62页

作者：郭苗刘宇唐学林刘树红左志钢李小芹华北电力大学水利与水电工程学院北京102206 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084

本文采用RNG k-ε湍流模型对一屏蔽电机内部流动进行数值模拟,同时运用多孔介质模型及Ergun方程计算近似电机定子区域内流动,最终构建了基于能量守恒定律的水力损失分析理论模型,揭示了屏蔽电机内部水力损失演化过程,并结合相应流场现... 详细信息

本文采用RNG k-ε湍流模型对一屏蔽电机内部流动进行数值模拟,同时运用多孔介质模型及Ergun方程计算近似电机定子区域内流动,最终构建了基于能量守恒定律的水力损失分析理论模型,揭示了屏蔽电机内部水力损失演化过程,并结合相应流场现象进行了分析。计算结果表明,转子与多孔介质两者间隙内流体成螺旋形流动,同时较大的多孔介质阻力将导致冲击水流在此间隙前出现多个轴对称漩涡;推力轴承径向流道间的进口处出现类似叶片绕流的轴对称漩涡,同时推力轴承外流场还存在强环流;研究结果揭示了复杂的几何结构会导致产生较多漩涡,且造成较大水力损失,尤其是在推力轴承与滑动轴承间。以上计算结果可为相似电机内部冷却循环流动开展相关几何参数和结构优化提供一定参考。

关键词：多孔介质流水力损失漩涡推力轴承屏蔽电机

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C型叶片转轮水泵水轮机驼峰区流动特性分析

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水力发电学报 2024年第12期43卷 89-97页

作者：肖业祥肖微任绍成桂中华林昊清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084 国网新源控股有限公司抽水蓄能技术经济研究院北京100761 中国水利水电科学研究院北京100048

为探究转轮叶型对水泵水轮机驼峰区流动的改善程度和影响规律,本文对模型水泵水轮机进行了预测和试验分析,然后对转轮采用C型叶片优化后的水泵水轮机性能进行预测分析,基于涡识别法讨论了转轮改型前后各过流部件在驼峰区的流动和涡旋流... 详细信息

为探究转轮叶型对水泵水轮机驼峰区流动的改善程度和影响规律,本文对模型水泵水轮机进行了预测和试验分析,然后对转轮采用C型叶片优化后的水泵水轮机性能进行预测分析,基于涡识别法讨论了转轮改型前后各过流部件在驼峰区的流动和涡旋流分布情况,揭示了优化转轮叶型对驼峰区流动的影响。研究发现,改型后水泵水轮机的驼峰范围和驼峰裕度更小,扬程随流量变化趋势更平缓。在大流量工况下,尾水管、导叶、转轮域内与优化前相比涡旋面积更小。在驼峰区工况下,尾水管出口处有来自转轮的小部分回流,但与优化前相比回流明显减少;导叶及转轮域内与优化前相比发生流动分离的区域也有所减少,在无叶区内的涡旋较优化前明显减少,说明优化转轮叶型有助于改善泵工况的驼峰特性及其内流特性。

关键词：可逆式水泵水轮机转轮优化设计驼峰特性涡识别法流动特性

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水泵水轮机顶盖螺栓应力实测分析

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水力发电学报 2023年第9期42卷 79-87页

作者：赵强曹佳丽陈柳罗永要任绍成刘扬国网新源控股有限公司抽水蓄能技术经济研究院北京100053 中国水利水电科学研究院北京100048 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084

水泵水轮机启停频繁、工况多变,内部流态复杂,顶盖在运行过程中受到复杂的水推力作用。连接顶盖和座环的高强度螺栓在不同工况下,应力水平和变化具有较大差别。螺栓的受力特性直接关系到机组的运行安全,因此,有必要全面了解顶盖螺栓在... 详细信息

水泵水轮机启停频繁、工况多变,内部流态复杂,顶盖在运行过程中受到复杂的水推力作用。连接顶盖和座环的高强度螺栓在不同工况下,应力水平和变化具有较大差别。螺栓的受力特性直接关系到机组的运行安全,因此,有必要全面了解顶盖螺栓在典型工况下的应力水平。本文依托宝泉蓄能电站水泵水轮机组开展顶盖螺栓应力实测工作。采用电阻应变法,选取螺柱中间截面上均布的4个应力测点,通过测量螺栓表面微应变得到螺栓应力。测试得到了螺栓在预紧、水轮机满负荷、甩负荷、水泵零流量及水泵正常运行工况下的应力结果,为顶盖螺栓和机组安全评估提供了基础数据,也为后续顶盖螺栓的设计提供参考。

关键词：抽水蓄能水泵水轮机顶盖螺栓应力测试电阻应变法

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喷针开度对冲击式水轮机转轮水力性能影响研究

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水力发电学报 2024年第4期43卷 73-80页

作者：李彦浩刘子实肖业祥梁权伟刘洁王钊宁上海勘测设计研究院有限公司上海200335 清华大学能源与动力工程系北京100084 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 东方电气东方电机有限公司四川德阳618000 中国三峡建工(集团)有限公司成都610014

冲击式水轮机是一种适用于中高水头段水力资源开发的流体机械,在我国西南地区高水头水力资源的开发中有着广阔的应用前景。本文以西藏紫霞水电站冲击式水轮机模型机转轮为研究对象,在5个不同的喷针开度下分别进行了转轮内部三维非定常... 详细信息

冲击式水轮机是一种适用于中高水头段水力资源开发的流体机械,在我国西南地区高水头水力资源的开发中有着广阔的应用前景。本文以西藏紫霞水电站冲击式水轮机模型机转轮为研究对象,在5个不同的喷针开度下分别进行了转轮内部三维非定常多相流动数值模拟,分析了喷针开度对转轮水力性能与内部流动特性的的影响。预测结果显示转轮水力效率随开度上升而先上升后下降,在设计开度下水力效率最优。在0.75~1.60倍设计流量区间中,转轮水力效率的变化幅度小于1%。根据3个典型开度下转轮水斗内部非定常流动过程的对比分析,发现大开度工况时,水斗缺口处会发生水膜流的漏流现象,喷针开度越大时的泄漏量也越大,从水斗缺口处的漏流现象是其水力损失加剧的主要流动原因。研究为紫霞水电站230 MW大型冲击式水轮转轮水斗的水力优化设计提供了重要参考。

关键词：冲击式水轮机转轮喷针开度水力性能非定常水膜流数值分析

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冲击式水轮机转轮水斗汛期泥沙磨损特性分析

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水力发电学报 2024年第2期43卷 15-22页

作者：李彦浩朱逸林肖业祥刘洁梁权伟李海军上海勘测设计研究院有限公司上海200335 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084 中国三峡建工(集团)有限公司成都610014 东方电气集团东方电机有限公司四川德阳618000

泥沙磨损是冲击式水轮机水力部件失效的主要原因之一,特别是在汛期时,过机泥沙含量会大幅增加,而转轮水斗表面的挟沙三相流动过程复杂,其磨损问题会更为严重。本文以规划建设的西藏紫霞电站冲击式水轮机为研究对象,根据设计院提供的电... 详细信息

泥沙磨损是冲击式水轮机水力部件失效的主要原因之一,特别是在汛期时,过机泥沙含量会大幅增加,而转轮水斗表面的挟沙三相流动过程复杂,其磨损问题会更为严重。本文以规划建设的西藏紫霞电站冲击式水轮机为研究对象,根据设计院提供的电站实测泥沙特性数据,采用Mansouri磨损模型和欧拉-拉格朗日方法对泥沙颗粒在转轮水斗表面的流动过程进行了三相流动数值模拟,分析了电站在汛期高泥沙浓度下颗粒的流动特性以及水斗表面的磨损分布。预测的水斗表面磨损分布与文献中实测的较为一致,预测结果表明水斗主要磨损区分布在靠近水斗根部的出水边附近以及缺口边附近;磨损分布和冲击次数的分布相似度最高,冲击次数对泥沙磨损的影响很大。

关键词：冲击式水轮机含沙三相流磨损预测冲击特性数值计算

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