摘要：为解决水泵机组设备布置与泵装置性能优化之间的矛盾,提出宽体竖井设计方法.基于三维湍流数值计算方法和熵产理论,比较了宽体竖井进水流道与2个常见的尖锥形竖井进水流道的水力特性.设计制作宽体竖井进水流道水泵装置模型,并试验测试5个叶片角下泵装置的能量特性、空化特性和飞逸特性.结果表明:宽体竖井方案与其他2个方案的内流场相似,在设计流量工况下流速均匀度均为95%左右,加权平均角度均大于89°;不同流量工况下,3种方案水力损失均接近,竖井前段熵产仅占后段的7.470%,竖井前段宽体型线对流道能量耗散无影响;当叶片角为0°时,水泵装置效率最高达79.19%;5个叶片角的泵装置临界空化余量均小于6.0 m;当叶片角为-6°时,扬程为2.36 m的最大飞逸转速为278.6 r/min;宽体竖井的水力特性与常规竖井相近,具有可同时满足设备布置与泵装置性能需求的特点.

摘要：为研究反问题设计中叶轮出口翼展方向环量非线性分布对混流泵外特性及内流场的影响,拓展混流泵优化设计空间,在试验验证数值模拟准确性的基础上,通过在叶轮出口翼展方向插入5个控制点控制环量分布的方法构建了17种不同环量分布形式;在其他设计参数不变的基础上使用反问题设计方法对其进行三维造型并使用商业软件CFX进行数值模拟,对其外特性及内部流场进行对比分析。结果表明:环量分布形式对设计工况与小流量工况叶轮效率影响较小,对大流量工况叶轮效率影响较大;在全工况范围内,环量分布形式对叶轮空化性能影响均较大;环量分布形式可显著改变叶轮内部流场,影响叶片不同叶高处的做功能力。

摘要：为了探讨竖井贯流泵装置规则化设计方法,选择了二十余座典型大型竖井贯流泵装置作为统计分析对象,通过分析得出了竖井进水流道和出水流道主要控制尺寸合理取值范围。结合实际工程,基于规则化设计方法,设计了叶轮直径3.2 m的大型竖井贯流泵装置。利用三维湍流数值模拟,分析了规则化设计的竖井进出水流道流动特征、水力损失特性以及进水流道出口的速度分布、速度均匀度和入流角。结果表明,基于规则设计的进出水流道流动平顺,设计工况,进出水流道的水力损失为0.064 m、0.096 m,速度均匀度和入流角为97.63%和87.74°。按照模型比尺10.667设计制作模型水泵装置,构建试验系统,开展了模型水泵装置能量特性试验研究。研究结果表明,基于规则化设计的竖井贯流泵装置在特低装置扬程1.08 m,装置效率达77.5%,设计工况点Q=25 m3/s、H=0.62 m的效率达66%,水泵装置效率高。研究结果对竖井贯流泵装置的水力优化设计具有重要指导意义。

摘要：为了提高双向轴流泵的水力效率,该研究以某比转速(正向运行) 1200 左右的高比转速双向泵为对象,进一步探索双向泵的优化设计方法。在验证数值计算的准确性的基础上,基于NSGA-II(第二代非劣分类遗传算法,non-dominated sorting genetic algorithm-II),选取叶轮跨中附近的可逆翼型(S翼型),优化不同攻角(+2°、+4°和+6°)下的翼型性能。以翼型加权空化性能最优和升阻比最大为优化目标,在保证双向泵扬程不变的前提下,以原翼型设计攻角下升力系数基本不变为约束,保持S翼型最大厚度和最大厚度位置不变,对控制翼型中弧线形状及厚度弦向分布的12个参数进行优化求解。从Pareto解集中选取升阻比性能和空化性能较优的S翼型作为双向泵叶轮的优选模型,并对比优化前后的叶轮性能。研究结果表明:在得到的115组Pareto解集中,S翼型升阻比指标最大提升27.3%,空化指标最大提升27.7%。在一定范围内减小翼型的最大拱度有利于提升升阻比,而增大翼型拱度则有利于提升空化性能。优化后双向泵扬程基本不变而效率提升明显,在0.8、1.0和1.2倍正、反向设计流量下,正向效率分别提升0.6、0.5和2.2个百分点,反向效率分别提升1.1、0.2和0.4个百分点,叶轮内部流场得到明显改善。正、反向设计流量工况下,泵的临界空化数变化较小(分别增大0.013和0.006),而初生空化数显著降低(均降低0.5左右)。研究结果可为可逆式旋转机械的优化设计提供参考。

摘要：鉴于道路照明需求的多样性和复杂性,基于配光曲线映射原理,运用透射光学设计手段,借鉴传统路灯设计方法,针对单颗大功率白光LED,根据其特有的配光特性参数设计了一种新颖的二次光学透镜。该透镜实现了将LED的郎伯型配光转换为蝙蝠翼型配光,将圆形光斑转换为矩形光斑,同时可以达到很高的光输出效率和近似1∶2的长宽比。与同类设计相比,达到国家道路照明标准,同时降低了设计复杂度,可应用于LED路灯设计。

摘要：为了研究垂直淹没射流中各因素对泥沙冲刷效果的影响规律,利用自行设计搭建的射流冲刷试验系统,基于“半模型”理论进行试验,通过摄像机和图像处理软件得到随冲刷参数E_(C)变化的冲坑形态,以及射流速度、靶距、喷嘴直径对冲坑尺寸的影响规律。结果表明,冲坑深度随冲刷时间的增加先迅速增大、后缓慢增大直至稳定状态,在此过程中,冲坑形状保持几何相似性;冲坑尺寸随射流速度的增加而增加,动态冲坑深度明显大于静态冲坑深度。此外,通过试验得出了使冲坑深度达到最大值的最佳射流靶距。研究结果可为射流清淤的实际工程应用提供参考。

摘要：为深入研究竖井贯流泵站机组振动产生的机理,以国内某大型竖井贯流泵站泵装置模型为例,基于ANSYS-CFX商用数值模拟软件,在不同工况下利用N-S方程和标准κ-ε方程模型分别计算全流道三维非定常湍流。结果表明,采样频率影响压力脉动特性预测、泵装置内压力脉动的主频率为叶片通过频率、在各工况下叶轮进口压力脉动从轮毂到轮缘逐渐增大、运行工况偏离设计工况时脉动幅度变大、水泵叶轮进口前的压力脉动沿轴向向前至0.5倍转轮直径处消失。通过对比泵站模型试验结果与数值模拟结果,验证了本文数值模拟结果的有效性。