国家自然科学基金(50979091)
- 作品数：9 被引量：65H指数：6
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- 相关领域：机械工程农业科学交通运输工程动力工程及工程热物理更多>>
- 基于NSGA-Ⅱ算法的水轮机活动导叶多目标优化设计被引量：12
- 2010年
- 建立了基于NSGA-Ⅱ算法的叶片多目标水力优化设计系统,该系统以叶片的形状参数为优化变量,以能量性能和空化性能为目标函数,将NSGA-Ⅱ遗传算法引入作为优化工具以实现叶片的多目标优化设计.对某电站水轮机模型活动导叶的水力性能进行了优化设计,优化后导叶流道的进出口总压损失减小了26.97%,导叶表面上的最低静压力值上升了34.176%.结果表明,优化后的导叶不仅减小了流动损失,而且具有更好的空化性能.所提出的优化方法能以较少的变量控制叶片几何形状,且能有效分析各设计变量对目标函数的影响程度和范围,缩小优化问题的规模,得到满意的优化结果,可作为一种有效的水力机械叶片优化设计工具.
- 罗兴锜郭鹏程朱国俊丁况
- 关键词：水轮机导叶参数化计算流体动力学多目标优化设计
- 不同断面型式蜗壳对离心泵性能影响的数值模拟被引量：9
- 2010年
- 基于SSTk-ω模型封闭的雷诺平均方程,应用ANSYSCFX11.0软件,在原离心泵马蹄形断面蜗壳的基础上重新设计了圆形断面和矩形断面两种蜗壳,并分别将3种不同断面的蜗壳与同一叶轮组合进行三维数值模拟.计算结果表明,不同型式断面的蜗壳对离心泵性能有一定的影响,矩形和圆形蜗壳在大流量工况区的效率比马蹄形蜗壳略有提高,在设计点,矩形蜗壳的效率比马蹄形的略低,但大流量工况却高;在小流量工况圆形蜗壳的扬程比马蹄形蜗壳的扬程低,而矩形蜗壳和马蹄形蜗壳相差不大,在设计点矩形蜗壳和马蹄形蜗壳略高于圆形蜗壳,在大流量工况马蹄形蜗壳的扬程有所降低.不同的断面型式对蜗壳的水力损失也有一定的影响,而且随着流量的变化损失也在变化.矩形蜗壳壁面上的压力脉动的幅值在设计流量工况较马蹄形蜗壳和圆形蜗壳要小一些.
- 郭鹏程罗兴锜周鹏丁况
- 关键词：离心泵蜗壳断面型式数值模拟
- 溪洛渡水电站巨型混流式水轮机水力开发被引量：4
- 2013年
- 针对溪洛渡水电站机组具有水头高、变幅大和单机容量为770 MW的巨型混流式水轮机水力开发的特殊问题展开研究.从水力稳定性控制的角度,讨论了水轮机水力开发条件,论证了额定转速、单位流量、单位转速、设计水头等4项关键水力参数和导叶相对高度、进出口转轮直径之比等2项关键几何参数的选择原则与匹配关系.并通过研究对比不同水力初设方案,分析不同设计参数可能引发的水力稳定性问题,结果表明:在巨型混流式机组的设计过程中应该选择较低的水力参数进行设计.研究结果显示,通过提高设计水头的水力优化措施既使得转轮叶片进水边背面初生空化远离了水轮机的运行范围,又改善了水轮机高水头部分负荷运行区转轮内的流道旋涡特性.最后根据模型验收试验证明了所采用的水力设计方法具有实际工程应用价值.
- 王钊宁郭鹏程郭鹏程罗兴锜
- 关键词：溪洛渡水电站混流式水轮机水力设计
- 水轮机尾水管肘管的多工况优化设计被引量：4
- 2013年
- 尾水管是中、低水头轴流式水轮机中非常重要的部件,它对转轮出口动能的回收以及水轮机的整机效率有重要影响。而肘管段作为尾水管中的核心部件,其形状对尾水管的性能有决定性影响。该文提出了一种尾水管肘管的多工况优化设计方法。该方法采用Bézier曲线参数化技术将肘管断面中线形状以及肘管断面的高度、宽度分布规律曲线以10个形状参数进行表达,以最优工况和额定工况下的尾水管平均静压回复系数作为目标函数,以NSGA-II算法作为寻优工具开展了尾水管肘管段的多工况优化设计。将该方法应用于某轴流式电站模型机尾水管肘管的优化,结果显示,含有优化后尾水管的水轮机整机效率在最优工况点提高了0.3%,在额定工况点提高了0.21%。
- 郭鹏程朱国俊李昀哲罗兴锜
- 关键词：水轮机尾水管肘管
- 水平轴海流能水轮机的多目标优化设计被引量：3
- 2013年
- 能量捕获效率和轴向水推力系数是海流能水轮机转轮的2个重要性能参数.提出了一种水平轴海流能水轮机转轮的多目标优化设计方法.首先采用贝塞尔曲线参数化技术将海流能水轮机转轮叶片节距角分布曲线进行参数化;然后选取转轮的能量捕获效率和轴向水推力系数作为目标函数,并根据BBD试验设计方法和响应面技术建立设计变量和2个目标函数之间的二次多项式响应关系;最后采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法作为优化算法,以叶片节距角分布曲线控制参数为设计变量,以能量捕获效率和轴向水推力系数作为目标函数,以设计变量与目标函数之间的响应关系作为个体适应度评价函数,对海流能转轮进行优化.优化后,叶轮的轴向水推力系数降低了2%,同时能量捕获效率提高了0.4%,证明了所采用的优化方法的有效性.
- 郭鹏程朱国俊罗兴锜
- 关键词：多目标优化
- 基于CFD的贯流式水轮机叶片改型及性能研究被引量：7
- 2013年
- 采用改型和CFD方法,对一贯流式水轮机转轮叶片进行改型优化。采用15条叶高方向从叶片头部到尾部的B样条曲线来对叶片进行参数化,通过调整B样条的控制参数来达到修改叶片几何形状的目的。结果表明,通过对叶片的改型优化,尾水管的水力损失明显有所降低,水轮机在最优工况和额定工况点的效率和空化性能都有所提高。同时也对优化前后的流场进行了详细的分析和比较,模型试验的结果也验证了改型和数值仿真的正确性。
- 武桦冯建军吴广宽郭鹏程罗兴锜
- 关键词：贯流式水轮机流动特性
- 贯流式水轮机转轮叶片的多学科优化设计被引量：12
- 2014年
- 为了变革传统的转轮优化设计方法,在缩短转轮研发周期的同时能确保转轮安全、高效的运行,有必要开展转轮的多学科优化设计方法研究。该文基于多学科可行性优化策略(multidisciplinary feasible method,MDF)提出了一种能兼顾水力性能和强度应力的贯流式转轮叶片多学科优化设计方法。该方法以转轮叶片的几何形状参数作为优化变量,以转轮叶片的水力效率以及叶片上的最大静应力值作为优化目标,并通过MDF策略构建整个多学科优化求解系统,同时引入NSGA-II算法作为寻优算法开展了贯流式叶片的多学科优化设计。优化过程中,采用弱耦合方法完成每个优化个体的多学科性能分析以缩减整个优化流程的计算时间,提升了该方法的工程实用性。采用该方法对某电站的贯流式水轮机模型转轮进行优化,优化后水轮机的水力效率提高了0.3%,转轮叶片的最大应力值降低了16.3%,表明该方法是有效的,并具有实际的工程应用价值。
- 朱国俊郭鹏程罗兴锜齐国庆
- 关键词：水轮机优化设计贯流式
- 冷却塔专用水轮机过流能力的近似计算被引量：12
- 2011年
- 冷却塔水轮机工作在串联有压水流系统中,其过流特性直接影响到冷却系统的冷却效果,而水轮机自身流道参数是影响水轮机过流能力的主要因素之一。从冷却塔水轮机的工作特点出发,提出了根据水轮机流道参数来估计其过流能力的近似计算公式,并用现场试验结果验证了近似公式的正确性。
- 李延频王凯南海鹏陈德新
- 关键词：冷却塔水轮机
- 基于NSGA-II的水轮机固定导叶多学科优化设计被引量：6
- 2013年
- 水力性能和结构强度是固定导叶设计时的两大重要因素。本文提出了一种优化设计方法,在同时考虑水力性能和结构强度的基础上对固定导叶外形进行了优化设计。该方法以固定导叶的骨线形状、相对厚度分布规律和最大厚度作为优化变量,以固定导叶通道的总压损失、导叶上的最低静压值以及导叶在水流作用下的最大静应力值作为优化目标对固定导叶进行了优化设计。优化算法采用NSGA-II多目标遗传算法,该算法能有效的处理不同目标函数之间的冲突关系,从而找到使各个目标函数均有提高的最优解。应用本方法对某电站的模型水轮机固定导叶进行了优化设计,优化后的导叶通道总压损失减少了39.8%,导叶上的最低静压值上升了4.5%,最大静应力值下降了6%,这表明该方法具有一定的工程应用价值。
- 朱国俊郭鹏程罗兴锜
- 关键词：水力机械水轮机固定导叶NSGA-II算法
- The calculation of fluid-structure interaction and fatigue analysis for Francis turbine runner
- Francis turbine,as a widely used hydro turbine,is especially suited for the hydropower station with high hydra...
- X F Wang
