锥形阀消力池优化试验研究

对崆峒水库输水洞平板闸门改建为锥形阀后的消力池进行了模型试验研究。锥形阀消力池内流态稳定,池末端水流没有直冲消力坎且没有明显的水面跌落,消能效果较好。试验结果分析表明：当流量不同时,消力池的最优体型亦有所不同。     

长距离输水工程监控系统关键功能实现

介绍了大伙房输水工程的概况,给出了该工程系统结构及系统功能,详细地阐述了监控系统向业务网写数据功能、双通道功能、调流阀开度设值控制功能、累计流量计算功能、语音报警功能。这些功能的实现,为该工程运行管理提供安全可靠的技术保障。     

大口径有压玻璃钢管水力计算公式分析

在探究新疆小洼槽倒虹吸工程输水流量达不到设计要求的背景下,以大口径有压玻璃钢管为研究对象,参考借鉴前人经验,利用海曾威廉公式、齐恩公式、谢才公式计算分析了小洼槽倒虹吸水头损失。结果表明,与常规有压管道不同,大口径有压玻璃钢管内水流流态并非传统认为的处于紊流粗糙区,而是在紊流过渡区,故谢才公式不适用于大口径有压玻璃钢管的水力计算;不同公式对小洼槽工程的计算论证得出,海曾威廉公式能够满足大口径有压玻璃钢管水力计算要求,并修正了在经济流速下常见管径所对应的沿程摩擦系数,为同类管材的输水工程设计提供了借鉴。     

水力翻板闸门流量系数的探讨

以沙溪电航枢纽工程为例,构建了室内物理模型,探讨了翻板闸门在水力自控、液控两种开启方 式下的过流特点,基于试验数据拟合出不同的流量系数计算公式并进行对比分析。结果表明,液控和水 力自控开启方式下堰孔泄流时,采用流量系数与相对开度的多项式函数关系式确定水力翻板闸门的流量 系数精度高,对于水力自控运行方式的堰流情况仍需采用传统经验公式进行计算。     

超超临界汽轮机补汽系统优化研究

为最大程度降低补汽阀开启对轴系稳定性的影响,针对2种不同的补汽系统,采用数值模拟、气动试验、现场试验的方法进行了分析研究。研究表明:单阀补汽系统在不同的补汽阀开度下,其左、右两侧出口流量波动变化;在单阀补汽系统的补汽阀出口两侧增加整流装置后,1号轴承振动的性能有很大的改善;调节双阀补汽系统的2个补汽阀开度,可以使机组轴系良好运行,并可以实现更大比例的补汽流量,适应当今机组宽负荷高效率的要求。研究成果可为后续的汽轮机设计和运行维护提供支持。     

动态流量平衡阀在降低水力失调中的应用

针对暖通空调系统中普遍存在的水力失调问题进行研究。首先结合暖通空调系统的发展现状分析水力失调的危害以及产生原因。从安装平衡阀,提出通过调节阀门开度,改变管网阻力分布进而达到流量合理分配。为了使平衡阀的使用具有专业性、针对性,从动态平衡阀的基本结构、特性曲线以及在管网中的作用等方面对平衡阀进行详细分析,并针对供暖空调系统定流量系统形式,对系统中动态平衡阀的使用作出了系统分析。     

基于KY PIPE的管道输水工程停泵水锤分析及防护方案研究

当长距离有压输水工程因事故突然断电停泵时,易产生停泵水锤,危害输水系统的安全运行。为减轻停泵水锤对泵站等管道输水系统的危害,基于实际工程,使用KY PIPE 2022软件建立了相应的水锤计算模型,通过数值模拟探究输水系统停泵水锤水力过渡全过程,讨论了两阶段缓闭式止回阀不同关阀程序和气囊式空气罐不同布置方式对水锤防护效果的影响规律。结果表明,止回阀两阶段关阀程序优于线性关阀程序;对于管线前端负压较轻的输水工程,气囊式空气罐在管线中部串联布置相较于首尾布置有更好的经济性和可行性。气囊式空气罐、空气阀和两阶段缓闭式止回阀联合防护方案可有效抑制水泵倒转和水体倒流现象,有效控制管内最大正压和负压,使各项关键参数满足规范要求。     

泵后球阀兼作泄压阀的水锤防护研究

对于高扬程泵后设置空气罐防护的输水工程,水泵断电时输水系统的倒流动力往往很大。针对输水系统倒流动力过大而导致所需空气罐体积剧增的问题,提出了一种泵后球阀兼作泄压阀的水锤防护方案,建立了泵后球阀的数学模型,并分析了泵后球阀"先关后开再关"操作方案的可行性。结合实际长距离供水工程,对比分析了泵后球阀一段直线关闭、球阀两段折线关闭与泵后球阀"先关后开再关"操作方式的水锤防护效果,并对泵后球阀开启阶段的目标开度进行了敏感性分析。结果表明,泵后球阀采用"先关后开再关"的操作方式能够解决输水管道超压问题,有效减小所需空气罐的体积,但开阀阶段球阀的目标开度不宜过大。     

某型核电汽轮机高压主汽调节阀组稳定性研究

研究某ARABELLE型百万千瓦级核电汽轮机高压主汽调节阀组的稳定性,提出优化运行措施。以某ARABELLE型核电汽轮机为研究对象,根据高压主汽调节阀组的配汽方式和布置特点分析其运行特性;建立阀组振动测试系统,测试高压调节阀在不同开度下阀杆的振动情况,研究阀组的稳定性。结果表明:高压调节阀开度在约2.9%时,阀杆存在共振现象;随着阀门开度增加,阀杆振动幅值略有升高,但基本保持稳定,振动以流体高频湍流诱发振动为主,激振力频率集中在0～5000Hz频段;满功率下阀组内部蒸汽流速符合行业标准,具有良好的气动性能和整体稳定性。但该型核电汽轮机在夏季满功率工况时容易进入高压调节阀流量特性曲线的陡峭区域,存在阀位抖动、高压进油管油压脉动和进油管爆裂等缺陷,采取适当提高功率设定值的运行方式等,有助于维持阀门开度稳定和机组安全运行。     

使用电子膨胀阀的空气源热泵热水器的实验研究与优化

为充分利用电子膨胀阀调节灵活的特性,对空气源热泵热水器在定阀开度和定过热度下的系统性能进行对比实验,并提出了电子膨胀阀的排气温度控制法。实验结果表明:定阀开度下运行易发生吸气带液现象,吸气带液量的大小对系统性能的影响较大,但可由排气温度加以判断,适当增大阀开度可提升平均制热效率(COPa)并降低排气温度;与定阀开度相比,定过热度下运行时COPa普遍较高,排气温度高,但改变定过热度对COPa的影响较小,这为过热度的简单控制提供了依据;提出的排气温度控制法以排气温度判断吸气带液量大小,对过热度进行简单控制,满足了大制冷剂流量和小过热度的制热要求,试验测试中COPa提升8.24%,排气温度降低7.16%,系统性能达到了预期的优化效果。     

转叶孔板螺旋流消能的影响因素试验分析

为解决供水工程中的过剩水头问题,常在有压输水管道中配置合适的消能装置,转叶孔板螺旋流消能是一种新型的内消能方式,通过转叶孔板螺旋流消能装置的水力特性试验,可知影响转叶孔板螺旋流消能效率的主要影响因素有雷诺数Re、转叶孔板开口角度和孔板之间的相互扭转角度,还有试验装置结构的设置。根据试验数据计算分析各个影响因素对消能效率的影响。结果表明,转叶孔板螺旋流消能效率与转叶孔板之间的扭转角成正比,与雷诺数成正比,与转叶板的开口角度成反比。试验装置在进口段和出口段设置管径突变均对消能有利,该装置比与其消能原理类似的孔板消能装置更实用,且消能效率更高,对下游建筑物设施起到良好的保护作用,可推广应用。     

Pressure analysis on two-step high pressure reducing system for hydrogen fuel cell electric vehicle

Hydrogen fuel cell electric vehicle (FCEV) can achieve zero exhaust emission and zero pollution. In order to make FCEV reach a farther travel distance, greater demands are put on its pressure reducing system. In this paper, a two-step high pressure reducing system for FCEV is proposed. The system is made up of two parts, a new high multi-stage pressure reducing valve (HMSPRV) and a multi-stage muffler. As a new system, its feasibility has to be verified. Since the valve opening condition has a great effect on hydrogen flow, pressure reduction and energy consumption, different valve opening conditions are taken as the research point. The flow field analysis of the new HMSPRV is conducted on three aspects: pressure field, velocity field and energy consumption. It can be found that both the pressure reducing and velocity increasing gradients mainly reflect at those throttling components for all valve openings. For energy consumption, in the comprehensive study of flow vortexes and turbulent dissipation rate, it can be found that the larger of the valve opening, the larger of energy consumption. Then, a thermo-fluid-solid coupling analysis is conducted on the new HMSPRV, and it is concluded that the new system meets strength requirement. Furthermore, as the second step of the high pressure reducing system, the flow and pressure fields of multi-stage muffler are investigated. The five-stage muffler is exactly designed to complete the whole pressure reducing process. This study can provide technological support for achieving pressure regulation in the hydrogen transport system of FCEV when facing complex conditions, and it can also benefit the further research work on energy saving and multi-stage flow of pressure reducing devices.     

等压出油阀偶件结构与性能参数试验研究

以PW 2000喷油泵为基础,通过喷油泵性能测试对比研究与分析,研究在高喷射压力强化条件下,等压出油阀偶件回油阀开启压力、回油孔直径、回油阀座面角度对喷油泵泵端压力、嘴端压力、残余压力、喷油规律综合性能及燃油液力系统穴蚀、二次喷射的影响规律与程度。研究表明,等压出油阀偶件回油阀开启压力的高低直接影响系统残余压力的大小,加大回油孔直径、降低回油阀开启压力、增加回油阀座面角度不同程度地增加了回油量,降低了残余压力,这有利于解决二次喷射问题,但对喷油定时稳定性及解决燃油液力系统穴蚀问题不利。     

出山店大坝泄洪消能防冲数值模拟研究

针对出山店大坝泄洪水头低、单宽流量大,采用非完全宽尾墩(宽尾墩与平尾墩间隔布置)方案解决消能防冲问题,采用FLOW-3D软件对宽尾墩尾端折角、泄洪闸门开启顺序、下游河床冲刷形态进行模拟,并与物理模型试验结果进行对比分析,验证模拟方法的可靠性的同时对宽尾墩体型、闸门调度方案进行优化。结果表明,优化后的宽尾墩能明显提高消能效率;采用平尾墩闸门先开,宽尾墩闸门后开的闸门开启顺序能减小闸门开启过程中消力池底板受力;泄洪过程中,宽尾墩闸门泄洪对下游河床冲刷小。     

基于多目标粒子群的抽水蓄能电站输水管径多目标优化研究

针对抽水蓄能电站在传统的输水系统管径设计过程中仅考虑经济因素,而缺乏对其他因素如能耗、环境相容性的考量的不足,结合惠州某抽水蓄能电站在建设期及运行期的实际情况,分别提出了以总投资最小和总能耗最小为目标函数的输水管径模型,同时引入了多目标粒子群算法,综合考虑投资和能耗对管径的影响,对输水系统管径进行多目标优化,并利用模糊隶属度函数来辅助确定满意度最高的最优管径。实例计算结果表明,经过多目标优化以后的输水系统管径比单一考虑经济因素的管径更科学、全面,可为类似工程提供参考。     

Study on the high-pressure hydrogen gas flow characteristics of the needle valve with different spool shapes

The needle valve is a critical control unit for high-pressure hydrogen systems such as hydrogen refueling stations, which is the infrastructure of hydrogen energy. As an important part of the needle valve, the valve spool affects the flow characteristics of hydrogen in the valve and then affects the working performance and safety of the high-pressure hydrogen valve. In this paper, based on the real hydrogen gas model and the finite volume method, a CFD model of the high-pressure hydrogen needle valve is constructed to find out the influence of the valve spool shape on the performance and flow characteristics of the high-pressure hydrogen needle valve. The results show that high-pressure hydrogen will produce a sudden change in pressure around the valve spool and there will be a local high-speed area, and the turbulent intensity will also increase. The arc cone spool can increase the flow by 2%–8% at different openings of the valve, and reduce the maximum speed at the spool by 15% at small openings. In addition, the sudden change of pressure and the eddy current have also been improved. Flat-bottomed cone spool reduces turbulence intensity and energy consumption. Therefore, it can be concluded that changing the shape of the valve spool to have a larger flow area at a small opening can make the high-pressure hydrogen valve have a better flow field distribution. Flattening the cone angle of the spool can improve the turbulent flow in the valve. The research in this paper can provide research accumulation and theoretical support for the optimization design of the needle valve of the high-pressure hydrogen system.     

双台子多孔闸调度对消能效果的影响试验研究

为研究多孔闸调度对消能效果的影响,采用物理模型试验的方法,观测了辽河双台子多孔闸不同闸门调度方式下的流态、流速和消力池尾部水流扩散宽度,分析了不同闸门调度方式下多孔闸的流态情况,并计算出不同方案下的消能率,确定了满足消能要求的两种闸门运行方案。根据分析结果,提出用池尾扩散比量化多孔闸的调度方法,简化了消能率的影响因子,得到了池尾扩散比和消能率的指数相关关系,可为类似工程提供参考。     

有压管道齿墩型内消能工水力特性试验研究

为使消能体型尽可能减小对过流能力的影响,在洞塞内消能研究的基础上提出了一种齿墩型内消能方式,并采用4种方案进行了试验研究。分析结果表明,面积收缩比和齿墩数量、尺寸是影响消能效果的主要因素;各方案的时均压强在进口处迅速递减,在距齿墩段进口1.0D（D为管道直径）左右达到最小值,而后逐渐恢复,在距进口4.0D处趋于平稳;脉动压强在距齿墩段进口1.5D左右达到最大值,然后急剧衰减,在距进口6.0D处逐渐平稳。在试验范围内,齿墩型内消能工的消能率最高可达75%,能大量消除管道内多余的能量,是一种有效的消能型式。     

叠压供水方式下支管管径对干管水锤影响

长距离输水工程的水锤防护目前多集中于干管研究,而对预留口分支管的研究涉及较少,尤其在不同类型支管对输水系统水锤影响方面还有待深入研究。为了研究叠压供水方式下不同管径支管对干管水锤影响,以某水利枢纽工程为例,结合水锤仿真模拟试验对不同工况条件下水锤进行分析。结果表明,当支管与干管管径比(简称支干管径比)大于1/6时支管对干管水锤影响较大,干管的水锤防护措施不再适用;而当支干管径比小于1/6时支管对干管水锤影响减弱,已有的措施能基本满足水锤防护要求。研究结果对于类似工程水锤防护及安全稳定运行具有重要的借鉴意义。