叶顶间隙对气液混输泵水力性能的影响研究

该文以气液两相三级混输泵为研究对象，基于数值模拟研究了不同含气率下叶顶间隙对混输泵外特性、内流场、载荷分布及气相分布的影响，并通过与实验对比验证了数值模拟是可靠的。主要结果表明：随着叶顶间隙增大，混输泵扬程和效率均呈现下降趋势，纯水工况相较20%含气率工况下降幅度更加显著；虽然叶顶泄漏现象随着间隙值的增大逐渐加剧，但20%含气率时大间隙下叶顶间隙内流动比小间隙模型更加平稳；叶顶间隙使得叶片表面压力分布发生变化，含气率小于10%时，随着间隙值的增大叶片表面静压逐渐降低。当含气率大于10%以后，其变化较为混乱；合理的叶顶间隙能有效改善叶轮内的气相分布。就该文所研究的混输泵而言，叶顶间隙小于0.28%D(叶轮直径)时，随着间隙值增大叶轮内的气相分布越均匀。     

入口含气率对深海多相混输泵性能影响研究

该文以标准状态下的水(连续相)和空气(离散相)作为流动介质,基于Eulerian-Eulerian非均相流模型,在不同进口含气率工况下对离心式深海多相混输泵内部流动特性进行数值模拟计算,研究离心式深海多相流混输泵的内部流动特性。通过获得叶轮和扩压器内部相态分布情况以及液相速度流线图,探索气液两相流在混输泵内部的流动规律。结果显示:气液两相工况下,混输泵从首级到末级的增压能力变化趋势相同,不同含气率下,末级混输泵的增压能力变化更大,含气率越高对增压能力影响越大;在低含气率下整个流道内的气相分布很均匀,气相更多聚集在叶片吸力面及出口边附近且有沿着叶片吸力面向叶轮出口运动的趋势,当进口含气率大于10%后,叶轮流道内叶片吸力面处出现较为明显的相态分离现象;不同含气率下叶轮和扩压器内压力脉动幅值变化趋势相似,幅值随着含气率的增加不断上升,通过实验结果验证了数值计算所采用的计算模型和方法是可靠的。     

低比转速离心旋涡泵的气液混输汽蚀试验分析

提出了低比转速离心旋涡泵的叶轮设计方法,研制了具有诱导轮、复合离心叶轮和开式旋涡叶轮串联组合结构型式的低比转速离心旋涡泵样泵,并设计了气液混输泵闭式试验装置,进行了气液混输对汽蚀性能影响的试验;以清水汽蚀试验作为对照,分析了试验工况点的含气量和气液混合总流量两个关键因素变化对汽蚀性能的影响.试验结果表明,气液混输时泵的汽蚀性能陡降,且含气量越大,汽蚀性能越低;样泵适合在额定流量5m~3/h且含气量在0-0.42 m~3/h范围内进行气液混输.     

气液条件下离心泵的气相分布特性分析及性能预测

以气液混输离心泵作为研究对象,采用N-S方程和欧拉-欧拉模型,对进口含气率为1％到10％时的气液两相流工质条件下进行全流道数值模拟,计算求解时采用混合网格对流体域进行离散,分析不同含气率下的外特性变化情况和叶轮流道的气相分布情况.结果表明:随着进口含气量的增加,泵的扬程和效率都有所降低,并且含气率越大,性能下降越快,气...     

含气率对气液两相流离心泵性能的影响

为了研究进口含气率对气液两相流离心泵外特性以及内部流场特性的影响,该文采用计算流体动力学分析方法对某一气液两相流离心泵进行三维数值模拟研究。结果表明:扬程随着进口含气率的增加而降低,特别地,当进口含气率由3%增加到5%时,泵的扬程相对于纯水设计工况降低了37%;气液两相流工况叶轮流道会出现气体聚集区域,随着进口含气率的增加气体聚集区域面积也会增大;气体主要聚集在叶轮流道的上盖板附近,且随着进口含气率的增加气体聚集区向叶轮出口扩散。通过该研究得到以下结论:进口含气率的增加会导致泵的扬程降低;进口含气率会影响叶轮内部气体分布规律,进而影响内部流场,导致泵的性能发生改变。     

ARIMA-SVR组合方法在水质预测中的应用

针对复杂水域水质变化机理难以掌握、水质预测建模困难且预测精度低的问题,将时间序列分析方法与机器学习方法引入水质预测领域,提出了基于差分自回归移动平均(ARIMA)与支持向量回归(SVR)组合模型的水质预测方法。数据经过预处理后先由ARIMA模型对其进行线性拟合,然后通过SVR模型预测残差以补偿其中的非线性变化。选择巢湖水域2004—2015年间的pH和溶解氧监测数据作为试验样本,通过Hodrick-Prescott(HP)滤波方法分析,结果表明2组数据具有不同的趋势特性和波动特性。根据精度评价指标对比分析模型的预测效果,结果表明组合模型预测精度显著提高,pH和溶解氧预测值与观测值间的相关系数均达到了0.99,均方根误差分别为0.20和0.61,平均绝对百分比误差分别为2.2%和6.6%。本研究所建立的组合预测方法具有较高的预测精度和较强的泛化能力,适用于复杂水域的水质预测。     

3级离心混输泵在气液两相流条件下流动特性分析

以深海3级离心式混输泵为几何计算模型,水和空气为研究介质,在进口含气率在0～20%条件下对泵进行三维全流道数值模拟,采用Eulerian-Eulerian非均匀流模型作为湍流计算模型,其中气相采用零方程模型。该次计算对3级泵外特性和内部气体分布、压力分布等内部流场特性。结果显示:随着含气率的增加扬程和效率均呈现下降趋势,且扬程和效率均随着进口气体含量下降速度加快。但是在含气率从0到1%时存在含气率增加,扬程和效率增加的现象。且气体在转轮内部的分布从进口压力面向出口出口吸力面发展,且随着进口含气率的增大,气液出现分离现象,且在转轮流道中出现断塞流现象。转轮各叶片的吸力面和压力面的压力分布在气液分离处出现负压现象。湍流强度的变化受到含气率的大小影响不同。     

BRR-SVR月降水量预测优化模型

受多种因素影响,水文时间序列具有非平稳性。研究时间序列的传统模型如ARMA对数据的平稳性有较高要求,不适用于非平稳水文时间序列的研究。近年来,机器学习算法越来越多地被应用于研究水文过程,本文将支持向量机回归(SVR)和贝叶斯岭回归(BRR)应用于月降水量的预测。运用小波变换对降水数据进行分解和重构,然后对各子序列进行相空间重构,运用校验数据从SVR和BRR中选取每个子序列上精度更高的模型,构建耦合支持向量机回归和贝叶斯岭回归的BRR-SVR优化模型,并与单一的BRR模型和SVR模型加以对比。以北京站、南京站和太湖流域7个雨量站为例,采用确定系数、平均绝对百分比误差和平均绝对误差3项指标评估各模型的预测性能,以相对误差图探讨三类模型之间的差异,计算结果验证优化模型的有效性。     

液－液气射流泵基本性能及各修正系数的研究

本文导出了考虑相变的液－液气射流泵的基本性能方程，并与国外同类资料进行了类比，得到了模型中各修正系数的表达式。经试验证实了本模型的正确性。实验中还发现两相射流泵性能与液体射流泵性能在极限工况出现时有很大的差别     

液—液气射流泵基本性能及各修正系数的研究

本文导出了考虑相变的液－液气射流泵的基本性能方程，并与国外同类资料进行了类比，得到了模型中各修正系数的表达式。经试验主宰了本模型的正确性。实验中还发现两相射流泵性能与液体射流泵性能在极限工况出现时有很大的差别。     

气体/高黏液体两相间歇流动时液相含率的变化特性研究

准确地获取气液流动过程中相含率的变化,可以帮助监测长距离混输管道中的流态转化、流量波动以及压力脉动等。该文基于不同工况下的实验数据研究了水平及倾斜管中气体/高黏液体两相间歇流动时液相含率的变化特性。研究结果揭示了水平、垂直和倾斜管路中液相含率的影响因素,即黏度、倾斜角度、混合雷诺数和弗劳德数等。同时,发展了一种无量纲指数形式的相含率预测模型,误差分析表明模型预测结果与实验测试数据较为一致。     

垂直上升气液两相流中三角形柱体两相斯托拉赫数的研究

本文试验研究了两种规格三角形柱体，在垂直上升气液两相流中，发生气液两相涡街时，气液两相斯托拉赫数的变化规律。在测得大量数据的基础上，得出了发生气液两相涡街时，气液两相斯托拉赫数的通用关系式，研究表明，气液两相斯托拉赫数在两相工况下为一变数，与来流截面含气率、涡街发生体形状和特征尺寸、来流方向等因素有关，应用此关系式，根据测得的两相涡街频率可钎涡街发展体作为测量两相流流量与组分的测量元件。     

几种AR和ARMA模型对城市用水量预测的比较

利用时间序列法中的自回归模型（AR）和自回归移动平均模型（ARMA）,对城市某区域的用水量进行预测。模型参数采用最小二乘法进行估计,并将预测值与实测值进行了比较。结果显示,预测值的相对误差均在±10%之内,且仅有个别点的相对误差在±5%之外,预测结果与实测值基本一致。对预测结果的进一步分析表明,高阶AR模型预测结果的均方差（MSE）低于低阶AR模型,而从平均绝对百分比误差（MAPE）来看,ARMA模型的预测结果并不优于AR模型。     

气液两相流供水管道停泵水锤计算及防护研究

为对输水管道内气液两相流时停泵水锤工况进行模拟研究,根据水锤基本理论,通过对系统内气液两相流流态的合理简化,搭建水锤计算模型,选取工程实例,进行最不利工况下的模拟计算。结果表明：突然停泵会在管道中产生严重的断流弥合水锤现象,最大超压约71 m;管道含气5%时比不含气状态的水锤压力水头高出10～40 m,且水锤波周期变长,收敛性更差。针对工程实例进行水锤防护分析,对“快关止回阀+气压罐”“缓闭止回阀+气压罐”“缓闭止回阀+箱式双向调压塔”3种防护措施进行比较,得出采用“缓闭止回阀+箱式双向调压塔”可以有效缓解管网水锤压力、保障管网正常稳定运行的结论。     

垂直上升通道内气液两相绕圆柱流动旋涡脱落频率和脉动升力的数值模拟

采用有限容积法，综合考虑了由剪切引起的紊流和由气泡引起的紊流关系式，基于RNGk-ε紊流模型对气液两相绕圆柱流动进行了数值模拟。通过计算发现：对于气一液两相绕圆柱流动而言，旋涡脱落频率随含气率的增大而增大；脉动升力系数先随含气率的增大而缓慢增加，在含气率增大到0．1后增大得较快。并通过实验对模拟结果进行了验证，实验结果与模拟结果较吻合，验证了模拟结果的正确性。     

虹吸管气液两相流压降特性试验

通过系列试验量测了不同安装高度、不同水位差时虹吸管水平管段的压降、含气率及过流量,探讨和分析了虹吸管气液两相流压降的变化规律及气液两相流流型不同时影响管道压降的因素。结果表明,气液两相流管道压降与液相满流时压降规律相同,即压降值随管道水头的增大而增大;但是,与液相有压管流不同,水位差一定时压降值随安装高度的增大而减小。当虹吸管内为气泡流时,气泡存在对沿程阻力系数λ影响很小,可忽略不计。管道实测压降小于计算值的原因是气液两相压降减小率等于流速减小率。当虹吸管内为过渡流和气团流时,气液两相压降减小率与流速减小率相差较大,实测压降的减小不仅与流速减小有关,含气率的大小对气液两相压降的影响也不可忽略,含气率的增大使气液两相流动阻力增大,即压降增大。     

基于梯度提升树算法的玉米施肥模型构建

为了模拟作物的土壤养分含量、施肥量与产量之间的非线性关系,利用玉米"3414"试验数据进行插值,以土壤养分含量和施肥量作为输入量,产量作为输出量,使用梯度提升树(GBDT)算法建立施肥模型,并与BP神经网络(BPNN)、支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)算法建立的施肥模型进行对比。结果表明:应用构建的GBDT模型得到的玉米产量平均相对误差、平均绝对误差和均方根误差分别为0.46%、48.7和62.2 kg/hm~2,优于其他3种算法。基于GBDT算法的施肥模型在模拟土壤养分含量、施肥量与产量之间关系时具有较高精度,对于指导精准施肥具有较强的应用价值。     

基于多元变量组合的回归支持向量机集成模型及其应用

为进一步提高径流预测的精度和泛化能力,提出基于多元变量组合的回归支持向量机(SVR)集成年径流预测模型,以云南省龙潭站年均径流预测为例进行实例研究。首先,以实例1—10月月均流量作为预测因子,采用相关分析法确定预测因子与年均径流量的相关系数,按照相关系数大小顺序依次选取预测因子,构建2维输入变量~10维输入变量的9种SVR模型对实例后12年的年均径流量进行预测。最后,采用简单平均(SA)和加权平均(WA)两种集成方法对具有较高预测精度的7种SVR模型的预测结果进行综合集成。结果表明:①SVR模型的预测精度随着输入变量维数的增加明显提高。②SA-SVR和WA-SVR模型对实例后12年年均径流量预测的平均相对误差绝对值分别为1.73%和1.79%,最大相对误差绝对值分别为6.34%和6.47%,精度和泛化能力均优于各SVR模型。相对而言,由于采用多个SVR模型进行集成,SA-SVR模型预测效果略优于WASVR模型。     

垂直上升管气-液两相流截面含气率的理论模型

本文提出了二维二速度气—液两相流含气率模型，模型考虑了两相间的滑移及含气率和流速沿流通截面的分布，对绝热流动情况下推导出了截面含气率与容积含气率之间的关系式，模型计算结果与实验结果符合较好。     

竖直较大管径内气液两相流截面含气率实验研究

截面含气率是气液两相流动过程中的关键参数之一.在大管径流道内的气液两相流,弹状流难以形成,与常规通道相比,其流型特征明显不同.适用于常规通道截面含气率的一般计算方法,对于大管径流道而言,其适用性也较差.本文通过研究较大直径圆管内的气液两相流动过程,寻找适合于过渡尺寸流道内两相流动截面含气率的计算方法,从而建立起完整的、针对各个尺度范围内截面含气率的计算方法.实验选圆管直径为50 mm,介于常规通道和大通道之间;以空气和水作为工质,气相、液相折算速度的范围分别为0.05-2.0 m/s及0.01-2.0 m/s.首先利用获得的截面含气率实验数据,对适用于常规通道和大通道的截面含气率计算模型进行了评价;然后通过分析几类漂移流模型计算方法的分布系数和漂移速度的变化规律,解释了Hibiki-Ishii、Kataoka-Ishii、Kawanishi等几个模型计算误差较大的原因.