響應曲面模型的泵站進水池參數優(yōu)化方法研究

泵站進水池構筑物布置形式對水流的影響

doi:10.3876/j.issn.10001980.2009.01.011 收稿日期:20080111 基金項目:國家自然科學基金(50779060);江蘇省自然科學基金(bk2007557);江蘇省青藍工程優(yōu)秀中青年骨干教師基金(蘇教(2007)2號) 作者簡介:成立(1975),男,江蘇鹽城人,副教授,博士,主要從事泵站水動力學數值模擬及實驗研究. 基于cfd技術的泵站進水池水力性能研究 成立,劉超 (揚州大學水利科學與工程學院,江蘇揚州225009) 摘要:為了改進泵站進水池設計,應用cfd技術對進水池內部流態(tài)和水力性能進行分析.首先基于 重整化群湍流模型和simplec算法,數值模擬了泵站典型矩形進水池內的定常流動;然后基于流 速均勻度優(yōu)化目標函數,分析了

浙江省大中型軸流泵站大部分采用開敞式進水池結構,由于建站年限長,受當時技術水平的限制,普遍存在進水池設計不合理、水力損失大、進水池效率低的問題。進水池的各部分尺寸對進水池的水流條件和水泵性能均有不同程度的影響,而各部分尺寸之間又相互影響,相互制約。因此,在進行設計時,進水池各尺寸應結合工程實際進行優(yōu)化組合,以提高進水池效率。

水泵進水池模型試驗在我國的目前情況相似準則不明確,忽視觀測水泵進口流態(tài)和吸水管內的渦流強度等一些缺陷,因此就目前情況提出了水泵進水池模型試驗研究的新方法。開敞式水泵進水池模型試驗按弗勞德數相似準則模擬,模型的比尺的選取要保證一定的進水池寬度、水深和吸水管直徑,從而提高試驗結果的準確可靠性。試驗模型應要重點檢查進水池中是否出現有害的水面漩渦跟水下漩渦,因此控制水泵進口時均流速波動的范圍和吸水管內渦流強度的大小。進水池為水泵提供良好的進水條件,有利于使水泵保持高效的運營狀態(tài)。在討論現有幾種水泵進水模型試驗特點的基礎上,對水泵進水池模型試驗進行一定的探究。

針對開敞式進水池水流流態(tài)問題建立了相應的概化模型,采用數值模擬方法研究了喇叭管中心與后墻距離、懸空高度和淹沒深度對進水池水流特性的影響,從水力學角度提出了泵站開敞式進水池的優(yōu)化體型和最佳工作水位的概念。研究結果可為泵站設計和泵站技術改造提供理論依據。

泵站在運行過程中,開敞式進水池會產生表面渦、附底渦和附壁渦,影響進水池流態(tài),降低泵站運行效率。本文就開敞式進水池防渦機理及cfd數值模擬的研究成果予以分析與總結,對消渦措施的最新研究進展進行了綜述。

利用響應曲面法對影響輻射接枝滌綸纖維阻燃性能的主要因素：輻射劑量,單體濃度,阻聚劑濃度,氮氣濃度進行試驗設計。以輻射接枝滌綸纖維氧指數為響應函數,建立相應的數學模型,優(yōu)化試驗方法。得到的最佳試驗條件為：輻射劑量為66.8kgy,單體濃度14.8%,阻聚劑濃度3.1‰,氮氣濃度78.7%。此時輻射接枝滌綸纖維氧指數為最大。box-behnke實驗設計法用于輻射接枝滌綸纖維氧指數的優(yōu)化篩選是可行的,數學模型的預測值與實驗觀察值相符。

以浙江省諸暨軸流泵站為例,基于三維湍流navier-stokes控制方程,采用標準κ-ε模型和simplec算法對軸流泵站進行了數值模擬,分析了開敞式進水池的水流流態(tài)和軸流泵葉輪進口斷面的軸向流速分布,進而提出了進水池后壁距尺寸優(yōu)化、管后隔板和后墻隔板3種技術改造方案,并比較了3種技術改造方案下的模擬結果。結果表明,管后隔板為減少該軸流泵站進水池回流的最佳技術改造方案。

為優(yōu)化廬山樓梯草多糖的提取工藝,在單因素試驗的基礎上,選取提取溫度、提取時間以及液料比為自變量,多糖提取率為響應值,采用中心組合設計的方法,研究各自變量及其交互作用對多糖提取率的影響。利用響應面分析方法,模擬得到二次多項式回歸方程的預測模型,并確定廬山樓梯草多糖提取工藝的最佳條件為提取溫度96℃、提取時間4.4h、液料比42∶1(ml/g)、提取1次時,多糖提取率達到最大值。該條件下多糖提取率預測值為13.86%,驗證值為14.06%。

水泵站蓄水池進水閥門可以使用電動閥,也可以使用調節(jié)閥。電動閥操作簡單,只能全開全關,實現通斷功能。而調節(jié)閥依靠plc,通過監(jiān)測水池液位,實現對閥門開度的pid自動調節(jié),使閥門可以全量程范圍內任意調節(jié),有利于生產環(huán)節(jié)的穩(wěn)定。

水泵站蓄水池進水閥門可以使用電動閥,也可以使用調節(jié)閥。電動閥操作簡單,只能全開全關,實現通斷功能。而調節(jié)閥依靠plc,通過監(jiān)測水池液位,實現對閥門開度的pid自動調節(jié),使閥門可以全量程范圍內任意調節(jié),有利于生產環(huán)節(jié)的穩(wěn)定。

虛擬現實運用計算機技術對客觀現實世界進行可視化仿真設計,構建虛擬環(huán)境場景是實現虛擬現實交互系統(tǒng)的基礎.虛擬現實環(huán)境中的建筑模型又是主要的組成部分,只有將各種建筑模型進行有效的優(yōu)化設計與處理,虛擬現實系統(tǒng)的整體視覺呈現才能更加完美.本文重點針對虛擬場景環(huán)境中的中國古建筑三維模型進行模型優(yōu)化方法與策略的研究.

隨著城市供水管網加壓泵站數量的逐年增加,其運行過程中耗電量亦遞增,這將造成巨大的能源浪費和經濟損失。為實行節(jié)能降耗,基于水力模型優(yōu)化加壓泵站,以j市m地區(qū)加壓泵站為試驗區(qū)域,提出3種節(jié)能方案進行對比分析。結果表明,將加壓泵站全天分為高低峰時段,高峰用水時段不實施節(jié)能工作,低峰用水時段實施節(jié)能工作的方案節(jié)能降耗效果最佳,且節(jié)能期間平均千立方水耗電較2014年11月降低0.35%,較2014年12月降低3.97%,較2015年1月降低5.16%,較2015年2月降低7.49%,較2015年3月降低5.10%。

通過理論分析、模型試驗和對現有多沙水源取水工程的調查，研究并給出了正向前池邊壁的合理曲線型式和圓形進水池尺寸的確定方法。研究結果可應用于實際工程。

建立了石灰石/石膏濕法煙氣脫硫噴淋塔實驗臺,利用響應曲面法(rsm)對噴淋塔的脫硫效率進行了實驗研究,得到噴淋塔脫硫效率的預測模型.計算結果表明,通過該預測模型可以很好地描述脫硫效率與漿液ph值、液氣比(質量比)、煙氣溫度和煙氣速度等重要操作參數之間的關系,r-sq值達到0.964.因素分析表明,液氣比對脫硫效率的影響最大,同時液氣比和漿液ph值以及液氣比和煙氣速度的交互作用均對脫硫效率有重要的影響.利用得到的改進預測模型可以計算噴淋塔的脫硫效率.

第10章進水建筑物(3進水池

用水提法提取青磚茶中的茶多酚。在單因素試驗的基礎上,運用box-benhnkendesign模塊和響應曲面法考察液料比、提取時間和提取溫度3個因素對青磚茶茶多酚提取率的影響,并優(yōu)化提取工藝。結果表明,青磚茶茶多酚提取最佳工藝條件為:液料比40:1(v/m),提取時間85min,提取溫度80℃。在此條件下,茶多酚的提取率預測值為3.38%,驗證值為3.42%,與預測值的相對誤差為1.18%,說明利用響應曲面法優(yōu)化青磚茶茶多酚提取工藝可行。

基于bim技術的autodeskrevit軟件經過逐步的改進,目前已經具有完善的工程參數化設計功能;其提供的族參數模型與構件編寫平臺,增強了工程模型的可維護性,提高了出圖效率,在泵站工程設計中取得了不錯的效果。

在快速重載作用下,柔性長浮橋可能會出現位移波堆積效應。為驗證預測的正確性,對兩種長浮橋模型(連續(xù)浮橋和分置式浮橋)進行了試驗,在不同荷載重量下和不同速度作用下的位移響應利用六自由度運動測定儀進行了測量。試驗結果表明:荷載重量越大、荷載速度越快,位移波的堆積效應越明顯;荷載的速度對興波的形狀和波幅都有著直接的影響。位移波的堆積影響了荷載的運行速度,在快速重載的浮橋工程中,必須考慮位移波的堆積對運動荷載的影響。

本文闡述隧道凍結溫度場三種分析方法的研究現狀。模擬試驗得到的結果準確,但是造價昂貴且需要長時間運行來觀測結果。隧道環(huán)形布置,凍結圈內凍實的單圈管凍結溫度場已經求得解析解,對于內部未凍實的情況尚無解析解。仿真分析法可以縮短設計周期,根據隧道人工凍結的理論,闡述autodesksimulation法在隧道巖土模型建立的優(yōu)勢。

介紹了大型立式循環(huán)水泵的進水池結構設計方法,并基于cfd方法對某進水池的內流場進行了詳細分析,獲得了進水池出口的流速分布均勻度、平均吸入角和水力損失系數的數值,深入了解了進水池的內部分布特征,為進一步優(yōu)化進水池的結構設計值提供了參考。

采用box-behnken的中心組合實驗設計及響應面分析方法對半干法燒結煙氣脫硫灰進行改性研究,得到脫硫灰轉化率的預測模型。結果表明:通過該預測模型可以很好地描述脫硫灰的轉化率與反應溫度、反應時間和氣固比等重要操作參數之間的關系,r2=0.9903。因素分析表明,反應溫度對脫硫灰的轉化率影響最大,同時反應溫度和氣固比的交互作用與反應溫度和時間的交互作用對脫硫灰的轉化率的影響作用相同。利用得到的改進預測模型可以計算脫硫灰的轉化率。