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降速方式对混流泵压力脉动特性的影响
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作者 卢金玲 王阳 +3 位作者 代俊航 朱国俊 宣奕帆 王李科 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期86-95,共10页
混流泵在降速过程中的内部流动特性变化对其性能和稳定性有重要影响。针对这一问题,该研究探究了混流泵在降速过程中内部流动的复杂性,尤其关注不同降速方式对泵内压力脉动特性的影响。通过构建多通道测试系统,收集了混流泵在不同降速... 混流泵在降速过程中的内部流动特性变化对其性能和稳定性有重要影响。针对这一问题,该研究探究了混流泵在降速过程中内部流动的复杂性,尤其关注不同降速方式对泵内压力脉动特性的影响。通过构建多通道测试系统,收集了混流泵在不同降速方式下的外特性参数信号和泵内压力脉动信号。并采用非稳态信号处理技术,从时域、频域和时频三方面探究不同降速方式对叶轮出口和导叶内部的压力脉动特性的影响以及二者之间的相关性。结果表明,泵内压力脉动的峰值和样本熵的变化趋势与不同降速方式的幂指数呈正相关关系;在整个降速过程中叶轮出口压力脉动对导叶内压力脉动起主导作用;叶轮出口和导叶内部压力脉动之间的相干频率主要集中于80~120 Hz之间;在不同降速过程中叶轮出口和导叶内部的压力脉动之间强相关区域的频带范围保持不变,但是强相关区域在整个降速过程频带范围中的占比有所变化;对于具有固定初始转速和目标转速的降速过程,降速方式的改变不会影响叶轮出口和导叶内压力脉动的相干频率。研究结论可为揭示混流泵瞬态运行特性及提高混流泵降速运行中的稳定性提供参考。 展开更多
关键词 混流泵 信号处理 相关性分析 传递熵 压力脉动
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阀板尾迹对离心泵性能的影响 被引量:1
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作者 刘博星 卢金玲 +4 位作者 冯建军 王维 朱国俊 戈振国 杨沁源 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期217-227,共11页
离心泵进水管路通常布置阀门供检修时切断水流,这会导致离心泵入流畸变。该研究旨在分析泵前检修阀所诱发的非定常尾迹特征及其对大流量工况离心泵运行特性的影响机理。试验对比了均匀来流和畸变来流条件下离心泵的外特性,数值模拟研究... 离心泵进水管路通常布置阀门供检修时切断水流,这会导致离心泵入流畸变。该研究旨在分析泵前检修阀所诱发的非定常尾迹特征及其对大流量工况离心泵运行特性的影响机理。试验对比了均匀来流和畸变来流条件下离心泵的外特性,数值模拟研究了阀板尾迹涡的流动特征及其对离心泵非稳态内流场的影响,分析了阀板尾迹涡诱发的叶轮径向力。结果表明:两种来流条件下数值模拟与试验得到的离心泵外特性误差在5%以内;对离心泵性能产生主要影响的尾迹涡主要来自阀门阀板一侧的边界层分离与卷吸,入流畸变导致大流量工况下离心泵效率相较于均匀入流下降9.15%,扬程降低1.2 m;阀板尾迹在离心泵入口产生1.9倍转频的脉动频率;尾迹涡的周期性入流导致两个叶片前缘的最大相对液流角由30°分别增大至43°和39°,这两个叶片的压力面脱流加剧,产生逐渐向下游耗散的失速团,叶片承受2倍转频的非稳态激振力;尾迹涡的周期性吸入导致叶轮上的时均径向力增大至均匀入流的4.5倍左右,最大径向力达到均匀入流的7倍左右,径向力矢量发生偏移,离心泵断轴风险加剧。研究结果可为工业现场中离心泵运行稳定性的改善提供理论依据。 展开更多
关键词 离心泵 涡流 非定常流动 入流畸变 径向力
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水泵水轮机S特性区能量损失及流动特性研究
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作者 王李科 姚亮 +3 位作者 冯建军 朱国俊 卢金玲 阮辉 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期344-354,366,共12页
为了调节电网的稳定性,抽水蓄能电站需要频繁启停和变换工况运行,导致水泵水轮机容易进入S特性区,机组振动增加,并网失败。本文以模型水泵水轮机为研究对象,采用熵产理论详细分析了S特性区不同工况下的能量损失规律,明确了熵产率分布与... 为了调节电网的稳定性,抽水蓄能电站需要频繁启停和变换工况运行,导致水泵水轮机容易进入S特性区,机组振动增加,并网失败。本文以模型水泵水轮机为研究对象,采用熵产理论详细分析了S特性区不同工况下的能量损失规律,明确了熵产率分布与内部流动结构的关系。结果表明:S特性区内近飞逸工况总熵产最大,约为设计工况的5.1倍,脉动熵产占据的比例接近80%,随着流量的减小,转轮熵产占比逐渐降低,活动导叶和尾水管的熵产占比增加。小流量工况转轮进口靠近下环位置首先出现了明显的漩涡,导致了活动导叶出口和转轮进口的高熵产区,随着流量进一步减小,漩涡逐渐向上冠转移,并且切向速度增大,在转轮进口形成挡水环,阻碍水流进入转轮,在无叶区内出现了环状分布的高熵产区。反水泵工况,水流在低压边与逆时针旋转的叶片撞击,导致水流很难进入叶片内部,形成了大尺度的回流涡结构;双列叶栅内充满大量涡结构,导致活动导叶吸力面的熵产率增大,并且向固定导叶传播。 展开更多
关键词 水泵水轮机 S特性 熵产理论 回流涡
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吸入涡形成机理及其对离心泵性能的影响
4
作者 高菉浛 冯建军 +3 位作者 樊丞 朱国俊 王李科 李晨昊 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期838-847,共10页
泵站运行在淹没深度较小工况下进水池内容易产生吸入涡,影响泵站安全稳定运行。为研究离心泵吸入管进口前吸入涡形成机理及其对过流部件的影响,本文采用可视化试验捕捉吸入涡动态发展过程,并结合数值模拟分析了吸入涡的诱因以及对叶轮... 泵站运行在淹没深度较小工况下进水池内容易产生吸入涡,影响泵站安全稳定运行。为研究离心泵吸入管进口前吸入涡形成机理及其对过流部件的影响,本文采用可视化试验捕捉吸入涡动态发展过程,并结合数值模拟分析了吸入涡的诱因以及对叶轮性能的影响。结果表明:可视化试验验证了数值模拟吸入涡从初生、发展、强化到保持阶段的准确性。在计算工况下,进水池内会产生贯通吸入涡,空气沿“漏斗形”气柱进入吸入管,并以不断脱落的破碎气囊形式持续进入过流部件;吸入涡形成过程是具有一定周期性的能量聚集-维持-耗散过程,主要受大速度梯度影响;吸入涡携气进入吸入管,造成吸入管内部流动紊乱,流速分布均匀度及速度加权平均角均明显降低,导致叶轮轴向均匀入流假设失效,进而影响叶轮内部流动;吸入涡的发展与叶轮功率、效率有明显相关性,在其携气过程中,气相聚集导致叶轮流道内靠近叶片吸力面侧产生低速区,叶片正背面压差明显降低,叶片载荷分布不均,叶轮做功能力降低。 展开更多
关键词 吸入涡 离心泵 气液两相流动 能量特性 流动特性
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基于正交试验的单级双吸离心泵多目标优化设计
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作者 钟朝孺 李凯莉 +3 位作者 李晨昊 张高正 左仓 朱国俊 《大电机技术》 2024年第3期77-84,共8页
单级双吸离心泵由于运行平稳、噪声小、故障率低、易于维护等优点,已成为水利工程中最普遍、最通用的设备。本文以型号为950SY240-HY的单级双吸离心泵为研究对象,通过模型试验与数值模拟,以扬程和效率为目标函数进行多目标优化,在原型... 单级双吸离心泵由于运行平稳、噪声小、故障率低、易于维护等优点,已成为水利工程中最普遍、最通用的设备。本文以型号为950SY240-HY的单级双吸离心泵为研究对象,通过模型试验与数值模拟,以扬程和效率为目标函数进行多目标优化,在原型泵的基础上对叶片进、出口安放角、叶片包角、叶轮出口直径、出口宽度及叶片数这六个叶轮关键参数设计了L^(18)(3^(5)×2^(1))正交试验。通过极差分析,明确了各因素对单级双吸离心泵水力性能的影响程度,发现叶轮出口宽度、叶片出口安放角和叶片数对单级双吸泵扬程与效率的影响最大。相比于原始方案,正交试验最终确定的单级双吸离心泵设计方案,各工况点下扬程与效率有显著提高,叶轮内流态得到改善,流动损失减小,水力性能提高,额定工况下效率提高了4.1%,符合优化的目标。 展开更多
关键词 双吸离心泵 性能试验 正交优化 极差分析
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启动方式对混流泵噪声特性的影响 被引量:5
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作者 朱国俊 唐振博 +1 位作者 冯建军 罗兴锜 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期34-42,共9页
泵段处噪声特性的演变规律对混流泵启动过程中的稳定性监测有重要意义。为探究不同启动方式下混流泵噪声的变化规律及其影响因素,该研究采用声振测试系统采集了混流泵在线性和非线性启动(指数函数启动)方式下的噪声、主轴振动和压力脉... 泵段处噪声特性的演变规律对混流泵启动过程中的稳定性监测有重要意义。为探究不同启动方式下混流泵噪声的变化规律及其影响因素,该研究采用声振测试系统采集了混流泵在线性和非线性启动(指数函数启动)方式下的噪声、主轴振动和压力脉动数据。然后,基于声学信号处理方法对采集到的噪声信号进行了分析,并通过相干性分析研究了启动过程中叶轮出口压力脉动、主轴振动与泵段处噪声的关系。结果表明:不同启动方式下的高幅值声压均出现在启动后期,且凹指数函数启动方式下高幅值噪声区域出现的时间最短、冲击噪声相对最小,表明该启动方式有利于避免启动过程中剧烈的机械碰撞和冲击。噪声的共振峰分析结果表明,凹指数函数启动方式导致混流泵启动失稳的概率相对最小;不同启动方式下的噪声A计权声压级最高值均出现在中心频率250 Hz处,线性启动方式的总有效声压级最小,但与线性启动相比,凹指数函数启动方式能降低启动过程中的中频段声压级和部分低频段声压级;叶轮出口压力脉动是影响混流泵启动过程中噪声主声压级的主要因素之一,主轴振动只影响极低频段处的噪声。研究成果对混流泵启动稳定性的改善有重要的参考价值。 展开更多
关键词 混流泵 振动 噪声 启动过程 声振测试
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冲击式水轮机技术进展与发展趋势 被引量:12
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作者 罗兴锜 戈振国 +1 位作者 朱国俊 冯建军 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期116-134,共19页
与反击式水轮机相比,冲击式水轮机有着应用水头高和高效率工况范围宽的优点,是开发高水头水电能源的核心装备。然而,冲击式水轮机内部为开放式、多相非稳态流场,存在多种流动状态转换以及多部件相互匹配的复杂流动特性,影响着水轮机性... 与反击式水轮机相比,冲击式水轮机有着应用水头高和高效率工况范围宽的优点,是开发高水头水电能源的核心装备。然而,冲击式水轮机内部为开放式、多相非稳态流场,存在多种流动状态转换以及多部件相互匹配的复杂流动特性,影响着水轮机性能的好坏,进而决定着高水头水电能源的开发利用率。可视化试验技术、计算流体力学、有限元法和人工智能优化设计算法的快速发展加速了冲击式水轮机的技术发展。我国的冲击式水轮机技术起步较晚但发展迅速,经历了从无到有、自主设计和提升改进3个阶段,特别是近20年我国冲击式水轮机技术取得了突破性进展。本文在全面综合国内外冲击式水轮机领域研究成果的基础上,以近20年来冲击式水轮机技术的主要研究进展为重点,从水轮机内部流动特性、泥沙磨蚀研究、失效分析研究及优化设计理论等4个部分对冲击式水轮机技术进展进行了综述,探讨了冲击式水轮机性能分析和优化设计中存在的一些问题,并对冲击式水轮机技术的发展趋势进行了总结和展望。 展开更多
关键词 冲击式水轮机 内部流动 泥沙磨蚀 失效分析 优化设计 水斗
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空化诱导的轴流式水轮机转轮径向振动特性研究 被引量:3
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作者 门羿 朱国俊 +2 位作者 冯建军 王晓航 张乐福 《大电机技术》 2023年第3期51-57,共7页
转轮的径向振动特性对水轮机转子系统的稳定性至关重要。为了研究空化对轴流式水轮机转轮径向振动特性的影响规律,本文首先搭建了包含激光测振仪(Laser Doppler Vibrometer,LDV)的非接触式振动测试系统,并结合高速摄影系统获得了不同空... 转轮的径向振动特性对水轮机转子系统的稳定性至关重要。为了研究空化对轴流式水轮机转轮径向振动特性的影响规律,本文首先搭建了包含激光测振仪(Laser Doppler Vibrometer,LDV)的非接触式振动测试系统,并结合高速摄影系统获得了不同空化状态下的转轮内部流场图像以及转轮径向振动信号。然后对转轮内部流动图像及振动信号进行了综合分析,结果表明:从无空化到空化初生阶段,空化系数的降低对转轮径向振动基本没有影响;空化初生以后,转轮径向振动的幅值会随着空化程度的加剧而急剧上升。转轮内部空化流动形态的转变是转轮径向振动频域特性改变的根源。从空化初生到完全空化阶段,转轮径向振动的能量会出现向低频区域迁移的趋势,增加机组共振的风险。本文的研究对轴流式水轮机稳定运行以及经济性具有重要意义。 展开更多
关键词 轴流式转轮 空化 径向振动 时频分析 多重信号分类
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装配式装修研究与应用
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作者 殷顺杰 戚仁广 +3 位作者 刘长春 朱国俊 许伟 凡培红 《建设科技》 2024年第7期25-29,共5页
装配式装修作为新型建筑工业化的重要组成部分,通过标准化设计、工厂化生产和现场组装的方式,有效提升居住体验和建筑品质,同时降低施工能耗和建筑垃圾。装配式装修的四大关键技术包括一体化设计技术、部品集成定制、干式工法装配以及... 装配式装修作为新型建筑工业化的重要组成部分,通过标准化设计、工厂化生产和现场组装的方式,有效提升居住体验和建筑品质,同时降低施工能耗和建筑垃圾。装配式装修的四大关键技术包括一体化设计技术、部品集成定制、干式工法装配以及结构与管线分离技术等,以好房子展示房项目为例,展示了装配式装修系统在实际工程中的应用效果。装配式装修不仅有助于推动建筑行业的绿色发展和转型升级,而且是实现高质量发展的重要途径,有望在未来的建筑装修行业中发挥更加重要的作用。 展开更多
关键词 装配式装修 产品 数字化 好房子
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利拉鲁肽和艾塞那肽分别联合二甲双胍片治疗老年2型糖尿病的有效性及对微炎症反应脂肪因子的影响
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作者 李进 杭婷婷 +1 位作者 王冰蕾 朱国俊 《中国药物与临床》 CAS 2024年第6期375-380,共6页
目的观察探讨利拉鲁肽和艾塞那肽分别联合二甲双胍片治疗老年2型糖尿病(T2DM)的有效性及对微炎症反应、脂肪因子的影响。方法选取2020年9月至2021年9月浙江省长兴县人民医院收治的T2DM患者98例,按治疗方法分为2组,每组49例,2组均给予盐... 目的观察探讨利拉鲁肽和艾塞那肽分别联合二甲双胍片治疗老年2型糖尿病(T2DM)的有效性及对微炎症反应、脂肪因子的影响。方法选取2020年9月至2021年9月浙江省长兴县人民医院收治的T2DM患者98例,按治疗方法分为2组,每组49例,2组均给予盐酸二甲双胍片治疗,在此基础上A组联合利拉鲁肽治疗,B组联合艾塞那肽治疗,比较2组治疗前后基线资料[体质量、体质量指数(BMI)、腰臀比]、糖代谢[空腹血糖(FPG)、餐后2 h血糖(2 h PBG)、糖化血红蛋白(HbA1c)]、胰岛素抵抗[胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)、胰岛β细胞功能指数(HOMA-β)]、脂代谢、微炎症反应[白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、急性时相血清淀粉样蛋白A(ASAA)、NOD样受体蛋白3(NLRP3)炎症小体]、脂肪因子[丝氨酸蛋白酶抑制剂(Vaspin)、脂联素(ADP)、游离脂肪酸(FFA)]、肝肾功能及不良反应发生情况。结果治疗后,A组和B组体质量、BMI、腰臀比、FPG、2 h PBG、HbA1c、HOMA-IR均较治疗前降低(t=2.189、3.557、3.280、6.505、5.629、6.730、4.965与t=2.008、2.055、2.186、3.185、2.213、5.262、2.519,P均<0.05),HOMA-β均升高(t=5.495与t=2.577,P均<0.05),且A组腰臀比、FPG、2 h PBG、HbA1c、HOMA-IR、HOMA-β变化幅度大于B组(t=4.950、2.232、5.412、2.069、2.192、2.044,P均<0.05);A组体质量下降幅度、HbA1c达标率高于B组(t=1.999、χ^(2)=4.640,P均<0.05)。治疗后,A组和B组IL-6、TNF-α、ASAA、NLRP3水平均降低(t=7.612、5.201、4.059、3.264与t=7.504、4.980、3.935、2.516,P均<0.05),但组间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。治疗后,A组和B组Vaspin、ADP水平均升高(t=5.156、4.842与t=4.443、5.438,P均<0.05),但A、B 2组间比较差异均无统计学意义(P>0.05)。治疗后,A组和B组白细胞计数(WBC)、血小板计数(PLT)、红细胞计数(RBC)、丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、血尿素氮(BUN)、肌酐(Cr)比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。治疗期间,A组和B组低血糖事件发生率比较无统计学意义(P>0.05);A组不良反应总发生率(8%)低于B组(24%)(χ^(2)=4.780,P<0.05)。结论利拉鲁肽和艾塞那肽分别联合二甲双胍片治疗老年T2DM患者疗效确切,降糖作用显著,均可下调体内微炎症反应和脂肪因子水平,但利拉鲁肽血糖控制效果更佳,且安全性更高,值得临床推广。 展开更多
关键词 利拉鲁肽 艾塞那肽 二甲双胍 糖尿病 2型 血糖控制 微炎症反应 脂肪因子类
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基于径向基神经网络-遗传算法的海流能水轮机叶片翼型优化 被引量:24
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作者 朱国俊 冯建军 +1 位作者 郭鹏程 罗兴锜 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期65-73,共9页
如何提高海流能水轮机的能量捕获效率是海洋能开发领域的重点研究课题,而提高海流能水轮机能量性能的关键在于其叶片几何的构造基础——水力翼型的性能提升。该文提出了一种水力翼型的多工况优化设计方法,该方法采用Bezier曲线参数化技... 如何提高海流能水轮机的能量捕获效率是海洋能开发领域的重点研究课题,而提高海流能水轮机能量性能的关键在于其叶片几何的构造基础——水力翼型的性能提升。该文提出了一种水力翼型的多工况优化设计方法,该方法采用Bezier曲线参数化技术建立翼型的参数化表征方法,然后利用拉丁超立方试验设计技术在设计空间获取训练径向基(radial basis function,RBF)神经网络的样本点,通过计算流体动力学的方法获得每个翼型样本的性能参数后开展神经网络的学习训练,最后采用RBF神经网络与NSGA-II遗传算法相结合的现代优化技术数值求解水力翼型的多工况优化问题。基于上述优化方法对NACA63-815翼型进行了优化改进,重点研究了该翼型在3个攻角工况下(0,6°和12°)的优化问题及求解方法。优化结果表明,优化后的翼型在3个工况点下都具有更好的升阻比性能,同时也能更好地抑制失速现象的产生,验证了该优化方法的理论正确性和可行性。 展开更多
关键词 神经网络 水轮机 遗传算法 优化 叶片翼型 多工况优化
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贯流式水轮机转轮叶片的多学科优化设计 被引量:12
12
作者 朱国俊 郭鹏程 +1 位作者 罗兴锜 齐国庆 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期47-55,共9页
为了变革传统的转轮优化设计方法,在缩短转轮研发周期的同时能确保转轮安全、高效的运行,有必要开展转轮的多学科优化设计方法研究。该文基于多学科可行性优化策略(multidisciplinary feasible method,MDF)提出了一种能兼顾水力性能和... 为了变革传统的转轮优化设计方法,在缩短转轮研发周期的同时能确保转轮安全、高效的运行,有必要开展转轮的多学科优化设计方法研究。该文基于多学科可行性优化策略(multidisciplinary feasible method,MDF)提出了一种能兼顾水力性能和强度应力的贯流式转轮叶片多学科优化设计方法。该方法以转轮叶片的几何形状参数作为优化变量,以转轮叶片的水力效率以及叶片上的最大静应力值作为优化目标,并通过MDF策略构建整个多学科优化求解系统,同时引入NSGA-II算法作为寻优算法开展了贯流式叶片的多学科优化设计。优化过程中,采用弱耦合方法完成每个优化个体的多学科性能分析以缩减整个优化流程的计算时间,提升了该方法的工程实用性。采用该方法对某电站的贯流式水轮机模型转轮进行优化,优化后水轮机的水力效率提高了0.3%,转轮叶片的最大应力值降低了16.3%,表明该方法是有效的,并具有实际的工程应用价值。 展开更多
关键词 水轮机 优化设计 效率 贯流式 多学科可行性策略
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空化对轴流式水轮机尾水管压力脉动和转轮振动的影响 被引量:8
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作者 朱国俊 李康 +1 位作者 冯建军 罗兴锜 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期40-49,共10页
研究空化对轴流式水轮机尾水管压力脉动和转轮振动的影响规律,可为改善轴流式水轮机运行稳定性提供理论依据。该研究构建了包含高速摄像、激光测振仪(Laser Doppler Vibrometer,LDV)及高频压力脉动传感器的同步测试系统,并通过该系统获... 研究空化对轴流式水轮机尾水管压力脉动和转轮振动的影响规律,可为改善轴流式水轮机运行稳定性提供理论依据。该研究构建了包含高速摄像、激光测振仪(Laser Doppler Vibrometer,LDV)及高频压力脉动传感器的同步测试系统,并通过该系统获得了变空化系数下轴流式水轮机压力脉动数据、转轮径向振动数据及空化图像资料。综合变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)、频谱分析以及互相关分析法,揭示了空化对轴流式转轮振动和尾水管压力脉动的影响规律。结果表明:进入空化发展阶段后,尾水管锥管上的压力脉动幅值与转轮径向振动幅值会随空化程度的增加而提高;针对该研究的轴流式水轮机模型,转轮完全空化后,压力脉动峰峰值和转轮径向振动速度峰峰值是无空化时的9.16和10.12倍;空化所导致的转轮径向振动速度信号的中高频幅值提升局限于12.0~200.0倍转频的频率范围内;空化程度的增加还会导致压力脉动出现高频能量局部极值迁移现象,增加了其诱发机组共振的可能性。该研究对提升农业水利工程中轴流式水电站的经济性和运行稳定性有重要意义。 展开更多
关键词 水力发电 轴流式水轮机 空化 压力脉动 转轮径向振动 信号处理 频域分析
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混流式水轮机转轮设计变量耦合强度分析 被引量:4
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作者 朱国俊 罗兴锜 +2 位作者 冯建军 卢金玲 吴广宽 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第22期36-45,共10页
在开展混流式水轮机转轮的多学科优化时通常需要进行设计变量的学科耦合强度分析,以便为建立简洁、高效的多学科优化求解策略提供依据。该文提出了一种基于全局相对灵敏度的转轮设计变量耦合强度分析方法,该方法基于参数化全三维反问题... 在开展混流式水轮机转轮的多学科优化时通常需要进行设计变量的学科耦合强度分析,以便为建立简洁、高效的多学科优化求解策略提供依据。该文提出了一种基于全局相对灵敏度的转轮设计变量耦合强度分析方法,该方法基于参数化全三维反问题设计理论实现对转轮几何的参数化控制,并通过改进后的MorrisOAT法进行各学科目标函数对转轮设计变量的全局相对灵敏度计算,然后以各设计变量的全局相对灵敏度集合为论域,引入模糊隶属度函数量化计算设计变量对各学科目标函数的隶属度。最后,以各设计变量的隶属度值为基础,提出了设计变量的耦合强度判定准则,为设计变量的耦合程度属性确定提供了参考。采用该文所提出的分析方法对某混流式水轮机模型转轮的设计变量开展了耦合强度分析,并根据变量的耦合强度分析结果开展了转轮的优化设计,优化后的转轮不仅使得水轮机在3个优化工况下的水力效率分别提高0.2%、0.82%和1.2%,同时叶片的空化和强度性能也得到改善,该结果表明该文所提出的混流式水轮机转轮设计变量耦合强度分析方法能可靠有效的界定各设计变量的耦合程度属性,从而验证了方法的可行性。 展开更多
关键词 优化 设计 计算机仿真 混流式转轮 全局相对灵敏度 耦合强度分析 改进的MorrisOAT法
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鱼类通过混流式水轮机转轮时受压强及剪切损伤的概率分析 被引量:7
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作者 朱国俊 吉龙娟 +1 位作者 冯建军 罗兴锜 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期55-62,共8页
鱼类在通过混流式水轮机流道时会遭遇最低压强及压强梯度引发的压强损伤以及剪切应力引发的剪切损伤。为了辨识混流式转轮中压强损伤和剪切损伤的主次关系,进而有针对性的开展混流式转轮的鱼类生态友好性能优化,该文基于计算流体动力学... 鱼类在通过混流式水轮机流道时会遭遇最低压强及压强梯度引发的压强损伤以及剪切应力引发的剪切损伤。为了辨识混流式转轮中压强损伤和剪切损伤的主次关系,进而有针对性的开展混流式转轮的鱼类生态友好性能优化,该文基于计算流体动力学分析方法研究了不同水头条件下混流式转轮内超出压强以及剪切损伤阈值的体积分布规律,并获得了不同工况下混流式转轮内压强、压强梯度以及剪切应力引发鱼类受损的概率。结果表明:鱼类受压强及剪切损伤的概率与流量成正相关关系,对于该文分析的混流式转轮,鱼类受最低压强损伤的概率在最小水头的最大流量工况下达到最大值9.1%,剪切损伤及高压强梯度损伤的概率在额定工况下达到最大,分别为0.823%和8.31%。在相同工况下进行3种损伤概率的对比后发现,在大流量工况下,鱼类受最低压强和高压强梯度损伤的概率更大,在小流量工况下则是压强梯度损伤概率相对较高,所以综合分析结果可知最低压强和高压强梯度是开展亲鱼型混流式转轮优化时需要考虑的主要因素,而剪切应变率则是次要因素。 展开更多
关键词 流量 数值分析 水轮机 混流式转轮 鱼类损伤概率 压强损伤 剪切应力损伤
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工况变化对贯流式水轮机叶顶间隙流态的影响 被引量:7
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作者 朱国俊 刘佳敏 +3 位作者 冯建军 李晨昊 吴广宽 罗兴锜 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期115-122,共8页
贯流式水轮机是低水头水能资源开发的主力机型之一,而转轮叶片叶顶间隙流动特性是影响其空化、稳定性能的关键因素。基于数值模拟的方法,本文研究了工况变化引发转轮叶片叶顶间隙泄漏涡初生位置、形态变化的机理,分析了间隙泄漏涡形态... 贯流式水轮机是低水头水能资源开发的主力机型之一,而转轮叶片叶顶间隙流动特性是影响其空化、稳定性能的关键因素。基于数值模拟的方法,本文研究了工况变化引发转轮叶片叶顶间隙泄漏涡初生位置、形态变化的机理,分析了间隙泄漏涡形态改变对水轮机空化、稳定性的影响规律。主要结果表明:工况变化必然伴随导叶开度变化,导叶开度的改变使得转轮叶片外缘头部冲角改变,进而对间隙泄漏涡的初生位置及三维形态产生影响;间隙泄漏涡初生位置及形态的变化是转轮叶片外缘空化特性改变的根源之一;间隙泄漏涡会提高其扫略区域内测点的压力脉动幅值,泄漏涡的影响可导致测点的压力脉动幅值提高一倍以上。 展开更多
关键词 贯流式水轮机 叶顶间隙 间隙泄漏涡 压力脉动
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基于样本熵的高水头混流式水轮机稳定性分析 被引量:5
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作者 朱国俊 陈旻甲 +2 位作者 冯建军 刘可然 罗兴锜 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期134-140,101,共8页
机组的压力脉动是表征水轮机稳定性的主要参数之一,但仅基于压力脉动幅值判定水轮机的稳定性存在一定的局限性。采用多通道压力脉动同步采集系统同步采集某高水头混流式水轮机部分负荷下多部位压力脉动数据,然后综合互相关分析和互补集... 机组的压力脉动是表征水轮机稳定性的主要参数之一,但仅基于压力脉动幅值判定水轮机的稳定性存在一定的局限性。采用多通道压力脉动同步采集系统同步采集某高水头混流式水轮机部分负荷下多部位压力脉动数据,然后综合互相关分析和互补集合经验模态分解(CEEMD)方法提取各压力脉动信号的主分量,对各压力脉动信号的主分量数据进行样本熵计算,获得不同测点在运行范围内的样本熵分布规律。结果表明:在部分负荷下,尾水管内部的空腔涡带仍然是影响高水头混流式水轮机稳定性的主要因素;可根据水轮机各部位压力脉动信号主分量的频率信息推断水轮机内部水力不稳定源的类型;关键测点处压力脉动幅值分布规律与样本熵分布规律的对比表明,压力脉动信号主分量的样本熵变化趋势能够反映水轮机内部流动状态的变化趋势。 展开更多
关键词 高水头混流式水轮机 压力脉动 互补集合经验模态分解 样本熵 内部流态观测
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混流式转轮叶片数对鱼类撞击死亡率的影响 被引量:4
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作者 朱国俊 吉龙娟 +1 位作者 冯建军 罗兴锜 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期153-160,共8页
鱼类在通过水轮机流道时会受到其内部高速旋转的转轮叶片撞击而出现伤亡。为了优化某电站混流式转轮的鱼类通过生存率,综合计算流体动力学分析方法与鱼类-叶片撞击的数学模型,研究了不同优化转轮方案下的鱼类撞击死亡率及机组能量性能,... 鱼类在通过水轮机流道时会受到其内部高速旋转的转轮叶片撞击而出现伤亡。为了优化某电站混流式转轮的鱼类通过生存率,综合计算流体动力学分析方法与鱼类-叶片撞击的数学模型,研究了不同优化转轮方案下的鱼类撞击死亡率及机组能量性能,获得了混流式水轮机过流量及转轮叶片数对鱼类死亡率的影响规律。研究结果表明,在额定水头下,鱼类通过转轮的撞击死亡率与转轮的流量以及叶片数呈正相关关系;对于原始转轮,当流量增加到额定流量时,鱼类通过转轮的撞击死亡率达到了16.85%;而叶片数为13和11的两个优化转轮则使额定流量下的鱼类撞击死亡率比原始转轮分别降低了2.93和5.3个百分点。最后,通过分析两个优化转轮的鱼类生态性能与能量性能,选择采用13叶片的优化转轮作为最终方案。 展开更多
关键词 水轮机 混流式转轮 鱼类撞击死亡率 叶片撞击模型 数值模拟
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后置导叶对潮汐双向贯流式机组性能的影响 被引量:4
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作者 朱国俊 冯建军 +2 位作者 戈振国 刘可然 罗兴锜 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期12-20,共9页
潮汐双向贯流式水轮机与常规贯流式水轮机的重要区别在于其需要兼顾正向和反向来流工况。为了均衡提升双向贯流式水轮机正反向运行条件下的性能,针对某潮汐双向贯流式水轮机,本文采用商业软件ANSYS CFX,研究了不同后置导叶位置和数量对... 潮汐双向贯流式水轮机与常规贯流式水轮机的重要区别在于其需要兼顾正向和反向来流工况。为了均衡提升双向贯流式水轮机正反向运行条件下的性能,针对某潮汐双向贯流式水轮机,本文采用商业软件ANSYS CFX,研究了不同后置导叶位置和数量对双向贯流式水轮机性能及内部流动特性的影响。对比结果可知,后置导叶位置和后置导叶数量对机组反向发电时的性能影响较大,后置导叶安放位置系数为0.5和后置导叶数量为8时,机组总体性能较好。随着后置导叶数量增加,正向工况时尾水管水力损失减小,后置导叶通道水力损失反而增大;反向工况时转轮水力损失不断减小,转轮效率逐渐增大。研究成果为潮汐双向贯流式水轮机关键过流部件的优化设计提供技术参考。 展开更多
关键词 双向贯流式水轮机 后置导叶 数值模拟 水力损失 设计优化
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基于组合优化方法的平面叶栅优化设计 被引量:3
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作者 朱国俊 罗兴锜 +1 位作者 郭鹏程 戴辰辰 《大电机技术》 北大核心 2010年第1期50-53,57,共5页
采用奇点分布法与贝塞尔(Bezier)曲线参数化方法相结合的平面叶栅设计方法进行叶栅的初步设计与参数化表达。该方法在完成设计的同时为基于现代优化算法的叶栅粘性流动最优化设计提供设计变量,以实现叶栅翼型的变形控制。然后结合N-S方... 采用奇点分布法与贝塞尔(Bezier)曲线参数化方法相结合的平面叶栅设计方法进行叶栅的初步设计与参数化表达。该方法在完成设计的同时为基于现代优化算法的叶栅粘性流动最优化设计提供设计变量,以实现叶栅翼型的变形控制。然后结合N-S方程流场数值模拟,采用多目标遗传算法(NCGA)和序列二次规划法(NLPQL)组合的优化算法,通过调节叶栅翼型的形状控制参数对叶栅的总压损失和空化性能进行了优化。结果表明,优化效果良好。 展开更多
关键词 贝塞尔曲线 平面叶栅 优化设计 多目标遗传算法 序列二次规划法
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