響應(yīng)曲面模型的泵站進(jìn)水池參數(shù)優(yōu)化方法研究

泵站進(jìn)水池構(gòu)筑物布置形式對(duì)水流的影響

doi:10.3876/j.issn.10001980.2009.01.011 收稿日期:20080111 基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(50779060);江蘇省自然科學(xué)基金(bk2007557);江蘇省青藍(lán)工程優(yōu)秀中青年骨干教師基金(蘇教(2007)2號(hào)) 作者簡(jiǎn)介:成立(1975),男,江蘇鹽城人,副教授,博士,主要從事泵站水動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究. 基于cfd技術(shù)的泵站進(jìn)水池水力性能研究 成立,劉超 (揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇揚(yáng)州225009) 摘要:為了改進(jìn)泵站進(jìn)水池設(shè)計(jì),應(yīng)用cfd技術(shù)對(duì)進(jìn)水池內(nèi)部流態(tài)和水力性能進(jìn)行分析.首先基于 重整化群湍流模型和simplec算法,數(shù)值模擬了泵站典型矩形進(jìn)水池內(nèi)的定常流動(dòng);然后基于流 速均勻度優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),分析了

浙江省大中型軸流泵站大部分采用開(kāi)敞式進(jìn)水池結(jié)構(gòu),由于建站年限長(zhǎng),受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制,普遍存在進(jìn)水池設(shè)計(jì)不合理、水力損失大、進(jìn)水池效率低的問(wèn)題。進(jìn)水池的各部分尺寸對(duì)進(jìn)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(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),進(jìn)水池各尺寸應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化組合,以提高進(jìn)水池效率。

水泵進(jìn)水池模型試驗(yàn)在我國(guó)的目前情況相似準(zhǔn)則不明確,忽視觀測(cè)水泵進(jìn)口流態(tài)和吸水管內(nèi)的渦流強(qiáng)度等一些缺陷,因此就目前情況提出了水泵進(jìn)水池模型試驗(yàn)研究的新方法。開(kāi)敞式水泵進(jìn)水池模型試驗(yàn)按弗勞德數(shù)相似準(zhǔn)則模擬,模型的比尺的選取要保證一定的進(jìn)水池寬度、水深和吸水管直徑,從而提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠性。試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛻?yīng)要重點(diǎn)檢查進(jìn)水池中是否出現(xiàn)有害的水面漩渦跟水下漩渦,因此控制水泵進(jìn)口時(shí)均流速波動(dòng)的范圍和吸水管內(nèi)渦流強(qiáng)度的大小。進(jìn)水池為水泵提供良好的進(jìn)水條件,有利于使水泵保持高效的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。在討論現(xiàn)有幾種水泵進(jìn)水模型試驗(yàn)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對(duì)水泵進(jìn)水池模型試驗(yàn)進(jìn)行一定的探究。

針對(duì)開(kāi)敞式進(jìn)水池水流流態(tài)問(wèn)題建立了相應(yīng)的概化模型,采用數(shù)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(méi)深度對(duì)進(jìn)水池水流特性的影響,從水力學(xué)角度提出了泵站開(kāi)敞式進(jìn)水池的優(yōu)化體型和最佳工作水位的概念。研究結(jié)果可為泵站設(shè)計(jì)和泵站技術(shù)改造提供理論依據(jù)。

泵站在運(yùn)行過(guò)程中,開(kāi)敞式進(jìn)水池會(huì)產(chǎn)生表面渦、附底渦和附壁渦,影響進(jìn)水池流態(tài),降低泵站運(yùn)行效率。本文就開(kāi)敞式進(jìn)水池防渦機(jī)理及cfd數(shù)值模擬的研究成果予以分析與總結(jié),對(duì)消渦措施的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

利用響應(yīng)曲面法對(duì)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?dú)鉂舛冗M(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。以輻射接枝滌綸纖維氧指數(shù)為響應(yīng)函數(shù),建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,優(yōu)化試驗(yàn)方法。得到的最佳試驗(yàn)條件為：輻射劑量為66.8kgy,單體濃度14.8%,阻聚劑濃度3.1‰,氮?dú)鉂舛?8.7%。此時(shí)輻射接枝滌綸纖維氧指數(shù)為最大。box-behnke實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法用于輻射接枝滌綸纖維氧指數(shù)的優(yōu)化篩選是可行的,數(shù)學(xué)模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型和simplec算法對(duì)軸流泵站進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了開(kāi)敞式進(jìn)水池的水流流態(tài)和軸流泵葉輪進(jìn)口斷面的軸向流速分布,進(jìn)而提出了進(jìn)水池后壁距尺寸優(yōu)化、管后隔板和后墻隔板3種技術(shù)改造方案,并比較了3種技術(shù)改造方案下的模擬結(jié)果。結(jié)果表明,管后隔板為減少該軸流泵站進(jìn)水池回流的最佳技術(shù)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(yàn)的基礎(chǔ)上,選取提取溫度、提取時(shí)間以及液料比為自變量,多糖提取率為響應(yīng)值,采用中心組合設(shè)計(jì)的方法,研究各自變量及其交互作用對(duì)多糖提取率的影響。利用響應(yīng)面分析方法,模擬得到二次多項(xiàng)式回歸方程的預(yù)測(cè)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(shí)間4.4h、液料比42∶1(ml/g)、提取1次時(shí),多糖提取率達(dá)到最大值。該條件下多糖提取率預(yù)測(cè)值為13.86%,驗(yàn)證值為14.06%。

水泵站蓄水池進(jìn)水閥門(mén)可以使用電動(dòng)閥,也可以使用調(diào)節(jié)閥。電動(dòng)閥操作簡(jiǎn)單,只能全開(kāi)全關(guān),實(shí)現(xiàn)通斷功能。而調(diào)節(jié)閥依靠plc,通過(guò)監(jiān)測(cè)水池液位,實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)開(kāi)度的pid自動(dòng)調(diào)節(jié),使閥門(mén)可以全量程范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié),有利于生產(chǎn)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定。

水泵站蓄水池進(jìn)水閥門(mén)可以使用電動(dòng)閥,也可以使用調(diào)節(jié)閥。電動(dòng)閥操作簡(jiǎn)單,只能全開(kāi)全關(guān),實(shí)現(xiàn)通斷功能。而調(diào)節(jié)閥依靠plc,通過(guò)監(jiān)測(cè)水池液位,實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)開(kāi)度的pid自動(dòng)調(diào)節(jié),使閥門(mén)可以全量程范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié),有利于生產(chǎn)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定。

虛擬現(xiàn)實(shí)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行可視化仿真設(shè)計(jì),構(gòu)建虛擬環(huán)境場(chǎng)景是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)的基礎(chǔ).虛擬現(xiàn)實(shí)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(jìn)行有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)與處理,虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的整體視覺(jué)呈現(xiàn)才能更加完美.本文重點(diǎn)針對(duì)虛擬場(chǎng)景環(huán)境中的中國(guó)古建筑三維模型進(jìn)行模型優(yōu)化方法與策略的研究.

隨著城市供水管網(wǎng)加壓泵站數(shù)量的逐年增加,其運(yùn)行過(guò)程中耗電量亦遞增,這將造成巨大的能源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。為實(shí)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(yàn)區(qū)域,提出3種節(jié)能方案進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明,將加壓泵站全天分為高低峰時(shí)段,高峰用水時(shí)段不實(shí)施節(jié)能工作,低峰用水時(shí)段實(shí)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(guò)理論分析、模型試驗(yàn)和對(duì)現(xiàn)有多沙水源取水工程的調(diào)查，研究并給出了正向前池邊壁的合理曲線(xiàn)型式和圓形進(jìn)水池尺寸的確定方法。研究結(jié)果可應(yīng)用于實(shí)際工程。

建立了石灰石/石膏濕法煙氣脫硫噴淋塔實(shí)驗(yàn)臺(tái),利用響應(yīng)曲面法(rsm)對(duì)噴淋塔的脫硫效率進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,得到噴淋塔脫硫效率的預(yù)測(cè)模型.計(jì)算結(jié)果表明,通過(guò)該預(yù)測(cè)模型可以很好地描述脫硫效率與漿液ph值、液氣比(質(zhì)量比)、煙氣溫度和煙氣速度等重要操作參數(shù)之間的關(guān)系,r-sq值達(dá)到0.964.因素分析表明,液氣比對(duì)脫硫效率的影響最大,同時(shí)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(duì)脫硫效率有重要的影響.利用得到的改進(jìn)預(yù)測(cè)模型可以計(jì)算噴淋塔的脫硫效率.

第10章進(jìn)水建筑物(3進(jìn)水池

用水提法提取青磚茶中的茶多酚。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用box-benhnkendesign模塊和響應(yīng)曲面法考察液料比、提取時(shí)間和提取溫度3個(gè)因素對(duì)青磚茶茶多酚提取率的影響,并優(yōu)化提取工藝。結(jié)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(shí)間85min,提取溫度80℃。在此條件下,茶多酚的提取率預(yù)測(cè)值為3.38%,驗(yàn)證值為3.42%,與預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差為1.18%,說(shuō)明利用響應(yīng)曲面法優(yōu)化青磚茶茶多酚提取工藝可行。

基于bim技術(shù)的autodeskrevit軟件經(jīng)過(guò)逐步的改進(jìn),目前已經(jīng)具有完善的工程參數(shù)化設(shè)計(jì)功能;其提供的族參數(shù)模型與構(gòu)件編寫(xiě)平臺(tái),增強(qiáng)了工程模型的可維護(hù)性,提高了出圖效率,在泵站工程設(shè)計(jì)中取得了不錯(cuò)的效果。

在快速重載作用下,柔性長(zhǎng)浮橋可能會(huì)出現(xiàn)位移波堆積效應(yīng)。為驗(yàn)證預(yù)測(cè)的正確性,對(duì)兩種長(zhǎng)浮橋模型(連續(xù)浮橋和分置式浮橋)進(jìn)行了試驗(yàn),在不同荷載重量下和不同速度作用下的位移響應(yīng)利用六自由度運(yùn)動(dòng)測(cè)定儀進(jìn)行了測(cè)量。試驗(yàn)結(jié)果表明:荷載重量越大、荷載速度越快,位移波的堆積效應(yīng)越明顯;荷載的速度對(duì)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(yùn)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(duì)運(yùn)動(dòng)荷載的影響。

本文闡述隧道凍結(jié)溫度場(chǎng)三種分析方法的研究現(xiàn)狀。模擬試驗(yàn)得到的結(jié)果準(zhǔn)確,但是造價(jià)昂貴且需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行來(lái)觀測(cè)結(jié)果。隧道環(huán)形布置,凍結(jié)圈內(nèi)凍實(shí)的單圈管凍結(jié)溫度場(chǎng)已經(jīng)求得解析解,對(duì)于內(nèi)部未凍實(shí)的情況尚無(wú)解析解。仿真分析法可以縮短設(shè)計(jì)周期,根據(jù)隧道人工凍結(jié)的理論,闡述autodesksimulation法在隧道巖土模型建立的優(yōu)勢(shì)。

介紹了大型立式循環(huán)水泵的進(jìn)水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,并基于cfd方法對(duì)某進(jìn)水池的內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)分析,獲得了進(jìn)水池出口的流速分布均勻度、平均吸入角和水力損失系數(shù)的數(shù)值,深入了解了進(jìn)水池的內(nèi)部分布特征,為進(jìn)一步優(yōu)化進(jìn)水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)值提供了參考。

采用box-behnken的中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及響應(yīng)面分析方法對(duì)半干法燒結(jié)煙氣脫硫灰進(jìn)行改性研究,得到脫硫灰轉(zhuǎn)化率的預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明:通過(guò)該預(yù)測(cè)模型可以很好地描述脫硫灰的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和氣固比等重要操作參數(shù)之間的關(guān)系,r2=0.9903。因素分析表明,反應(yīng)溫度對(duì)脫硫灰的轉(zhuǎn)化率影響最大,同時(shí)反應(yīng)溫度和氣固比的交互作用與反應(yīng)溫度和時(shí)間的交互作用對(duì)脫硫灰的轉(zhuǎn)化率的影響作用相同。利用得到的改進(jìn)預(yù)測(cè)模型可以計(jì)算脫硫灰的轉(zhuǎn)化率。