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长距离重力流输水系统的爆管过渡过程和阀门关闭规律的研究 预览
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作者 刘梅清 +3 位作者 刘志勇 张毅鹏 梅洁 荣智辉 《中国农村水利水电》 北大核心 2019年第7期119-123,共5页
由于爆管事故具有随机性、不可预知性,在长距离重力流输水系统中一般无法通过非破坏性试验直接测量爆管时的压力和流量变化过程。根据瞬变流理论,在输水管道的水锤基本方程上,引入爆管边界,建立爆管的水力学模型,并采用特征线法求解。... 由于爆管事故具有随机性、不可预知性,在长距离重力流输水系统中一般无法通过非破坏性试验直接测量爆管时的压力和流量变化过程。根据瞬变流理论,在输水管道的水锤基本方程上,引入爆管边界,建立爆管的水力学模型,并采用特征线法求解。通过假设在输水工程管线不同位置处发生爆管,比较不关阀和关阀两种条件下爆管后管线内的压力瞬变过程和爆管点漏损量的变化,结果表明通过合理选取爆管点上下游液控阀的关闭规律,能够明显减小爆管泄漏量,避免爆管后关阀操作不当可能诱发的二次水锤及次生危害。 展开更多
关键词 重力流 长距离 爆管 水锤 特征线
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叶顶间隙对贯流式水轮机空化流场的影响 预览 被引量:1
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作者 张毅鹏 刘梅清 +1 位作者 林鹏 《华南理工大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2018年第4期58-66,共9页
为了研究空化流动下灯泡贯流式水轮机中叶顶间隙数值变化对其压力脉动特性的敏感性,揭示不同叶顶间隙值对灯泡贯流式水轮机非定常流动特性的影响.以某电站原型机为研究对象进行全流道数值计算和模型试验研究,用4种间隙δ变化方案对压力... 为了研究空化流动下灯泡贯流式水轮机中叶顶间隙数值变化对其压力脉动特性的敏感性,揭示不同叶顶间隙值对灯泡贯流式水轮机非定常流动特性的影响.以某电站原型机为研究对象进行全流道数值计算和模型试验研究,用4种间隙δ变化方案对压力脉动特性进行比较.分析了叶顶间隙处的流场结构,并对数值计算结果和模型实验结果进行了对比.结果表明:文中所使用的方法可以基本反映出水轮机内部的流动情况;当空化系数开始降低时,水轮机的效率发生变化,水力性能降低,达到临界空化系数时,效率下降明显;受到空化加剧的影响,叶片背面处监测点的压力脉动幅值增加,靠近轮缘处幅值大于叶片中部和轮毂处,当局部压力降到空化压力以下时波动不再剧烈,"削波"现象产生;随着叶顶间隙值的增加,转轮间隙处空化程度加剧,空化形态由间隙空化演变为翼型空化,并出现泄漏涡空化;叶片反面轮缘处压力脉动主频与叶片转频相差不大,较大的叶顶间隙值可以有效降低轮缘处高频压力脉动,然而泄漏流动加剧会导致空化更为严重.因此,选取的叶顶间隙数值对于灯泡贯流式水轮机在稳定运行和降低振动噪声方面具有重要的意义. 展开更多
关键词 灯泡贯流式水轮机 叶顶间隙 压力脉动 数值模拟 空化
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长距离输水管线事故停泵水锤防护方法分析 预览 被引量:2
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作者 张毅鹏 刘梅清 +4 位作者 刘志勇 薛菲 梅洁 荣志辉 《中国农村水利水电》 北大核心 2018年第8期198-203,共6页
在长距离输水管线中,尤以高扬程多起伏压力输水管道水锤防护难度最大,发生水锤事故最多。基于特征线法对实际长距离输水工程发生事故停泵后的水力过渡过程进行计算分析,分别对无防护措施、阀门关闭、空气阀、空气阀与调压塔组合作为管... 在长距离输水管线中,尤以高扬程多起伏压力输水管道水锤防护难度最大,发生水锤事故最多。基于特征线法对实际长距离输水工程发生事故停泵后的水力过渡过程进行计算分析,分别对无防护措施、阀门关闭、空气阀、空气阀与调压塔组合作为管线水锤防护方法,模拟分析事故停泵管线水锤防护效果。结果表明,通过对液控蝶阀采取两阶段关闭规律,并将空气阀与调压塔联合使用,管线的正压与负压得到了很好的控制,机组的参数满足泵站设计规范,该文的研究成果期望对于类似工程的水锤防护具有参考价值和借鉴意义。 展开更多
关键词 水锤 事故停泵 防护方法 空气阀 调压塔
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速度环量对大型轴流泵站水力性能的影响 预览 被引量:2
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作者 燕浩 刘梅清 +2 位作者 赵文胜 林鹏 《中南大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期2125-2132,共8页
为了研究大型轴流泵装置内部由空化引起的有旋流动对机组水力性能的影响,基于SST(shear-stress transport)k-ω湍流模型,应用Rayleigh-Plesset模型对泵站内部空化进行描述,并用速度环量分别对非空化和空化2种状态的有旋流动进行计算,... 为了研究大型轴流泵装置内部由空化引起的有旋流动对机组水力性能的影响,基于SST(shear-stress transport)k-ω湍流模型,应用Rayleigh-Plesset模型对泵站内部空化进行描述,并用速度环量分别对非空化和空化2种状态的有旋流动进行计算,结合模型泵试验研究等方法对泵内有旋流动进行分析。比较2种工作状态下流体流动偏移角(γ),研究速度环量对水力性能影响的规律。研究结果表明:在设计工况下,扬程相对误差为3.58%,效率相对误差为3.31%,验证了湍流模型的适用性,并得到泵站装置临界空化压力(Pc)和断裂空化压力(Pf);在设计工况下,空化会增大流体流动偏移角,增大速度环量,增加内部流道水力损失;在偏离设计工况下,会增大流体流动偏移角(γ)。其中,在小流量系数条件下较大,此时空化进一步增大流动偏移角(γ),并增加由此引起的速度环量变化量以及进出口流道内部损失,使大型轴流泵站性能下降。 展开更多
关键词 大型轴流泵装置 速度环量 空化 计算流体力学 水力性能
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长距离有压管道输水系统的停泵水锤安全防护及优化 预览 被引量:7
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作者 薛长青 叶焰中 +3 位作者 李良庚 赵文胜 林鹏 《中国农村水利水电》 北大核心 2016年第8期205-208,共4页
在长距离有压管道输水系统中,为了避免事故停泵水锤威胁输水系统的安全,有必要对有压管道中的水锤进行准确的模拟。根据水锤基本理论,基于特征线法对实际长距离输水工程发生事故停泵后的水力过渡过程进行计算分析,讨论了泵出口阀关闭程... 在长距离有压管道输水系统中,为了避免事故停泵水锤威胁输水系统的安全,有必要对有压管道中的水锤进行准确的模拟。根据水锤基本理论,基于特征线法对实际长距离输水工程发生事故停泵后的水力过渡过程进行计算分析,讨论了泵出口阀关闭程序,沿线设置的空气阀和调压塔等措施对水锤防护效果的影响,最后提出相应的优化建议。 展开更多
关键词 长距离输水 停泵水锤 防护措施 优化
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局部阻塞对管道瞬变流频响特性的影响分析及应用 预览 被引量:2
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作者 刘志勇 刘梅清 +1 位作者 王华超 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期424-429,共6页
为了了解局部阻塞对有压管道系统的影响,采用传递矩阵法分析了局部阻塞对管道瞬变流频响特性的影响及频响图的变化形态与阻塞点位置和阻塞局部阻力系数之间的关系,将其应用于管道局部阻塞的检测,并进行了数值试验验证,结果表明:与正常... 为了了解局部阻塞对有压管道系统的影响,采用传递矩阵法分析了局部阻塞对管道瞬变流频响特性的影响及频响图的变化形态与阻塞点位置和阻塞局部阻力系数之间的关系,将其应用于管道局部阻塞的检测,并进行了数值试验验证,结果表明:与正常管道相比,局部阻塞点的存在使管道瞬变流频响图中各次谐波的幅值均不再保持定值,而是随着谐波次数的不同呈周期性变化;奇次谐波的幅值随谐波次数周期性变化的主频率及相位与阻塞点的位置相关,而该主频率对应的幅值与局部阻塞的局部水力损失系数相关,据此可进行管道局部阻塞位置和阻塞程度的检测.因此,基于对管道瞬变流频响特性的分析进行管道局部阻塞的检测是可行的. 展开更多
关键词 瞬变流 频率响应 管道 局部阻塞 检测
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轴流泵固液两相数值模拟及磨损特性研究
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作者 林鹏 刘梅清 +1 位作者 燕浩 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期32-36,共5页
为研究轴流泵输送含沙水时过流部件的磨损情况,基于ANSYS CFX软件,应用非均相流模型和粒子模型,对轴流泵内固液两相流场进行数值模拟.重点分析了过流部件壁面处固相体积分数分布、固相滑移速度、体积分数分布及滑移速度与过流部件磨损... 为研究轴流泵输送含沙水时过流部件的磨损情况,基于ANSYS CFX软件,应用非均相流模型和粒子模型,对轴流泵内固液两相流场进行数值模拟.重点分析了过流部件壁面处固相体积分数分布、固相滑移速度、体积分数分布及滑移速度与过流部件磨损的关系.结果表明:固相颗粒主要集中于叶片头部和叶片工作面,导致了叶片工作面磨损速度大于背面,并以进口头部的磨损破坏最为显著;固相滑移速度方向的不同,造成了叶片头部和叶片表面磨损类型的不同;固相滑移速度大的地方,固相体积分数较大,过流部件的磨损较为严重;在相同固相体积分数下,叶片工作面固相滑移速度大于背面;在叶片表面的同一部位,固相滑移速度均随着固相体积分数和颗粒直径的增大而增大,大颗粒对过流部件的磨损更为严重. 展开更多
关键词 轴流泵 粒子模型 非均相流模型 滑移速度 固液两相 磨损特性
基于Pareto最优解的梯级泵站双目标优化调度 被引量:6
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作者 梁兴 刘梅清 +2 位作者 燕浩 林鹏 《武汉大学学报:工学版》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期156-159,165共5页
针对大型梯级泵站运行特点,用调度周期内的机组启动次数衡量维修成本,建立以抽水电费最小和机组启动次数最少为优化目标,以调度周期内流量分配为决策变量的双目标优化调度模型,并基于Pareto最优解理论,开展混合粒子群求解算法研究,并将... 针对大型梯级泵站运行特点,用调度周期内的机组启动次数衡量维修成本,建立以抽水电费最小和机组启动次数最少为优化目标,以调度周期内流量分配为决策变量的双目标优化调度模型,并基于Pareto最优解理论,开展混合粒子群求解算法研究,并将双目标优化调度模型应用于工程实际.研究表明,双目标优化调度能够反映抽水电费与机组维修费用之间的内在联系,即抽水电费最优解随着机组启动次数的增加,呈现出先减少后增大的趋势,但在某一范围内,随着机组启动次数的增加,抽水电费最优解变化幅度较小,系统最优调度方案在此区间内选择不仅能够有效地降低抽水电费,也能够避免维修成本的急剧增加,这为梯级泵站调度决策提供了有力的理论依据. 展开更多
关键词 双目标优化调度 梯级泵站 PARETO最优解 粒子群算法
大型轴流泵空化特性的数值模拟 预览 被引量:2
9
作者 燕浩 刘梅清 +2 位作者 梁兴 林鹏 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期44-50,共7页
为了研究大型立式轴流泵内部的空化特性问题,选取幸福泵站中叶轮直径为2.80m的机组作为研究对象,分别进行了试验研究和数值模拟,计算结果与试验结果相吻合,验证了数值模拟的准确性,得到该泵的汽蚀余量为4.86m,临界空化压力为48.50kPa。... 为了研究大型立式轴流泵内部的空化特性问题,选取幸福泵站中叶轮直径为2.80m的机组作为研究对象,分别进行了试验研究和数值模拟,计算结果与试验结果相吻合,验证了数值模拟的准确性,得到该泵的汽蚀余量为4.86m,临界空化压力为48.50kPa。模拟结果表明:在泵的进口压力从47.00kPa下降到42.00kPa的过程中,空化持续长度从0.24迅速变化到1,空化迅速扩散至整个叶片;当流量大于设计值时,空化只发生在工作面靠近叶片进口边处,而当流量小于设计工况时,空化主要发生在叶片吸力面,且当液流角β′1小于翼型最大厚度处斜率所对应的角度α时,叶片吸力面形成1个空化区域,当β′1大于α时,叶片吸力面将会形成2个空化区域;当大型轴流泵发生空化时,增大进口压力至临界空化压力以上可以有效消除内部空化现象;通过调整运行流量至设计流量附近,可以有效减弱泵内部的空化程度。 展开更多
关键词 轴流泵 空化 数值模拟
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基于正交试验的立式混流泵启动参数优化配置 预览 被引量:3
10
作者 林鹏 梁兴 +4 位作者 刘梅清 燕浩 赵文胜 刘志勇 《华南理工大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期97-103,共7页
在具体分析立式混流泵结构特征和启动特点的基础上,以水泵启动过程最大水锤压力为控制目标,设计正交试验表,进行三维水锤计算并分析水泵电机启动时间、蝶阀开启时间和水泵叶片角度等因素对水泵启动过程的影响,为立式混流泵启动操作... 在具体分析立式混流泵结构特征和启动特点的基础上,以水泵启动过程最大水锤压力为控制目标,设计正交试验表,进行三维水锤计算并分析水泵电机启动时间、蝶阀开启时间和水泵叶片角度等因素对水泵启动过程的影响,为立式混流泵启动操作优化提供了有力的理论依据.研究结果表明:随着电机启动时间的增加,水泵最大启动水锤压力逐渐降低,最大降幅为4.4%;随着蝶阀开启时间增加,水泵最大启动水锤逐渐上升,最大增幅为3.4%;而随着叶片角度的增加,水泵最大启动水锤压力的变化比较复杂;电机启动时间对启动过程最大水锤压力的影响最为显著,而蝶阀开启时间对最大水锤的影响最弱.同时,考虑到水泵在部分叶片角度下的扬程曲线中明显存在马鞍区域,从保障水泵正常运行安全性的角度出发,水泵启动参数的最优配置为:电机启动时间26S、蝶阀开启时间30S和叶片角度-3°. 展开更多
关键词 立式混流泵 正交试验 水力过渡过程 启动参数 优化配置 CFD
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立式混流泵异常振动测试分析 预览 被引量:8
11
作者 梁兴 刘梅清 +3 位作者 刘志勇 林琦 燕浩 《排灌机械工程学报》 北大核心 2013年第5期373-378,共6页
针对某泵站立式混流泵机组异常振动现象,采用低频振动传感器和电涡流传感器,分别测试开机过程和正常运行时水泵机组下机架、泵盖、外筒体振动以及主轴摆度.基于希尔伯特-黄变换进行试验数据处理,获得了测试信号位移峰峰值,通过提取稳定... 针对某泵站立式混流泵机组异常振动现象,采用低频振动传感器和电涡流传感器,分别测试开机过程和正常运行时水泵机组下机架、泵盖、外筒体振动以及主轴摆度.基于希尔伯特-黄变换进行试验数据处理,获得了测试信号位移峰峰值,通过提取稳定运行时的振动信号特征向量,对故障类型进行识别;在此基础上,通过分析开机过程信号时频变化情况,寻找诱发机组异常振动的故障原因.现场振动测试分析结果表明:稳定运行时机组振动频率主要集中在转频附近,且主轴轴心轨迹成椭圆形,可诊断其故障类型属于转子不平衡;在开机过程中,主轴的轴心轨迹紊乱,开机瞬间机组的振动值为正常运行时振动值的47.3倍,据此可判断出在此刻机组内部产生了强大的冲击力,进而引起转子不平衡运转.采用希尔伯特-黄变换法能够准确获取水泵振动信号的时频特征,尤其对分析处理高度非线性的被测信号具有很强的优势,而开展开机过程中的振动测试研究,也为水泵故障诊断分析方法开辟了一条新途径. 展开更多
关键词 混流泵 振动 故障诊断 希尔伯特-黄变换法 时频分析
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基于混合粒子群算法的梯级泵站优化调度 被引量:15
12
作者 梁兴 刘梅清 +2 位作者 刘志勇 燕浩 《武汉大学学报:工学版》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期536-539,共4页
针对不同时段电价差异,以流量平衡为基础,建立以梯级泵站耗电电费最小为目标的优化调度模型,并采用粒子群算法求解.为克服粒子群优化算法易早熟、迭代后期收敛速度慢的缺点,引入免疫思想,以粒子适应度为标准,通过克隆变异算子、疫苗接... 针对不同时段电价差异,以流量平衡为基础,建立以梯级泵站耗电电费最小为目标的优化调度模型,并采用粒子群算法求解.为克服粒子群优化算法易早熟、迭代后期收敛速度慢的缺点,引入免疫思想,以粒子适应度为标准,通过克隆变异算子、疫苗接种算子和优胜劣汰算子,构建双粒子群,增强了粒子群搜索精度和搜索范围,并将其应用于广东某供水工程.优化调度仿真对比分析表明:免疫粒子群算法(IAPSO)能够有效地解决梯级泵站优化调度问题,降低了泵站运行成本,与基本粒子群算法(PSO)和自适应惯性权重粒子群算法(APSO)相比,收敛速度更快,搜索精度更高. 展开更多
关键词 粒子群优化 优化调度 泵站 免疫算法
长管道事故停泵水锤现场测试与信号分析 预览 被引量:2
13
作者 刘梅清 梁兴 +2 位作者 刘志勇 林琦 《排灌机械工程学报》 北大核心 2012年第3期 249-253,共5页
结合某泵站事故停泵现场测试数据,采用最大熵估计法分析压力、流量、转速等测试信号的时频特点,得出实测数据的主要污染是〉50 Hz的高频噪声.利用小波包理论,采用自适应阈值方法获得无污染的去噪信号,并与快速傅里叶变换(FFT)去噪结... 结合某泵站事故停泵现场测试数据,采用最大熵估计法分析压力、流量、转速等测试信号的时频特点,得出实测数据的主要污染是〉50 Hz的高频噪声.利用小波包理论,采用自适应阈值方法获得无污染的去噪信号,并与快速傅里叶变换(FFT)去噪结果比较,同时进一步分析去噪后的实测信号,验证水锤仿真计算准确度以及单向调压塔防护效果.结果表明:两种去噪结果虽然波形相似,但FFT去噪同时明显削弱了峰值点的有效信号,而利用小波包理论,能够有效去除噪声污染,使去噪后的信号与原始信号保持相似性;空气阀-调压塔水锤防护措施效果明显;采用水柱分离模型,能够较为准确预测管线中出现的水锤压力峰值、最大倒流流量及最大倒转转速,为系统安全评估提供依据,但对第一次压力峰值以后的多次气穴溃灭与水柱弥合过程的模拟,存在明显误差,有待于建立更准确的数学模型. 展开更多
关键词 事故停泵 水锤防护 小波包 信号分析 去噪
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泵站前池流态改善效果的数值模拟分析 被引量:11
14
作者 刘梅清 林琦 +3 位作者 梁兴 刘志勇 李秋玮 《武汉大学学报:工学版》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期152-156,共5页
针对泵站前池内的流动特点,在分析不同湍流模型,并与试验结果比较的基础上,确定以Realizable k-ε模型作为预测前池漩涡产生与发展及其相应涡量分布的手段,通过大量数值计算,确定了导流墩消涡最佳布置方案,对大型泵站的稳定运行与节能... 针对泵站前池内的流动特点,在分析不同湍流模型,并与试验结果比较的基础上,确定以Realizable k-ε模型作为预测前池漩涡产生与发展及其相应涡量分布的手段,通过大量数值计算,确定了导流墩消涡最佳布置方案,对大型泵站的稳定运行与节能技术改造具有重要借鉴意义. 展开更多
关键词 导流墩 流态 漩涡 前池 泵站
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