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基于响应曲面模型的泵站进水池参数优化方法研究

发布时间:2018-03-23 03:29

  本文选题:泵站 切入点:悬空高 出处:《水利学报》2017年05期  论文类型:期刊论文


【摘要】:泵站进水池的结构参数,特别是吸水喇叭管参数取值对泵站整体流态影响很大。本文基于响应曲面模型和CFD数值模拟,以垂直布置的吸水喇叭管悬空高、后壁距和淹没深度为设计变量,以进水池压力场、速度场和涡量场评价指标的加权函数为目标函数,进行2因素和3因素的优化设计分析。研究结果表明,变量之间对进水池流态的交互作用较大,淹没深度对最优悬空高、后壁距的影响不可忽略,且淹没深度与悬空高的交互作用(P=0.0019)较其与后壁距的交互作用(P=0.0696)大。针对本文垂直布置型式的吸水喇叭管,推荐最优参数组合是悬空高0.77 D,后壁距0.37 D,淹没深度2.19 D。在该组合下实际值与预测值误差不大于4.82%,与泵站设计规范推荐值相比,其计算域水力损失降低0.98%,流速分布均匀度提高5.92%,机组纵剖面涡量分布特征值降低3.1倍,大大改善了进水池的流态。这表明所建立的二次多项式响应面模型能够较精确地表示设计变量与目标函数之间的关系,基于响应曲面模型的优化设计方法可有效用于泵站进水流场的流态优化。
[Abstract]:The structural parameters, especially the parameters of the suction horn pipe, have a great influence on the overall flow state of the pumping station. Based on the response surface model and CFD numerical simulation, the vertical arrangement of the suction horn pipe is used for the suspended height. The distance and depth of the back wall are the design variables, and the weighting function of the pressure field, velocity field and vorticity field of the inlet pool is taken as the objective function, and the optimization design of the two factors and three factors are analyzed. The interaction between variables on the flow state of the inlet pool is great, the depth of submergence has great influence on the optimal suspended height, and the influence of the back wall distance cannot be ignored. The interaction between submerged depth and suspended height (P0. 0019) is larger than that of P0. 0696). The recommended optimal parameter combination is suspension height 0.77D, rear wall distance 0.37D, submergence depth 2.19D. under this combination, the error between actual value and forecast value is not greater than 4.82, which is compared with the recommended value of pump station design code. The hydraulic loss is reduced by 0.98, the uniformity of velocity distribution is increased by 5.92, and the characteristic value of vorticity distribution in the longitudinal section of the unit is reduced by 3.1 times. It is shown that the quadratic polynomial response surface model can accurately represent the relationship between design variables and objective functions. The optimal design method based on response surface model can be used to optimize the flow state of inlet water flow field of pumping station.
【作者单位】: 中国农业大学水利与土木工程学院;北京市供水管网系统安全与节能工程技术研究中心;中国灌溉排水发展中心;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51321001,51139007) 国家科技支撑计划项目(2012BAD08B03,2015BAD20B01)
【分类号】:TV675

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本文编号:1651709

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