潘强
- 作品数：14 被引量：54H指数：5
- 供职机构：江苏大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金江苏省产学研前瞻性联合研究项目江苏省杰出青年基金更多>>
- 相关领域：机械工程水利工程农业科学更多>>
- 灯泡贯流泵局部熵产与能量损失特性研究被引量：4
- 2023年
- 为了研究大型灯泡贯流泵的能量损失特性,采用基于有限体积法的数值模拟,结合局部熵产率和网格尺度,通过熵产理论定位贯流泵内能量损失较高的局部区域,分析了不同工况下各部件内局部熵产、能量损失和不稳定流动之间的关联。结果表明:贯流泵系统熵产与试验功率损失保持较高的一致性,相比于大流量工况,小流量液流正冲角更容易诱导能量损失;叶轮轮缘局部熵产最高,体积占比14%的轮缘子域耗散熵产占比超过40%,由叶顶区泄漏流和泄漏涡导致;导叶轮毂和轮缘侧耗散熵产较高,且呈现轮毂侧分散、区域大极值小,轮缘侧集中、区域小极值大的分布特性;灯泡体能量损失在小流量工况下集中在尾部渐缩段,在大流量工况下集中在灯泡尾部的尾迹区。该研究成果对大型泵站群水力性能优化设计及高效、稳定运行具有参考价值。
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- 关键词：贯流泵数值模拟能量损失可视化
- 轴流泵叶轮叶顶区空化特性试验分析被引量：14
- 2016年
- 为了研究叶顶区空化特性,以某一模型轴流泵为研究对象,利用高速摄影试验,探讨不同叶片数下泵的水力性能和空化性能、不同流量下的叶顶泄漏涡轨迹、不同空化数下的叶顶空化形态以及叶顶区空化发展瞬态特性.试验结果表明,适当增加叶片数,泵的水力性能和空化性会更好;在小流量工况下,叶顶更易发生空化初生;随着流量的增大,叶顶泄漏涡轨迹与叶片吸力面的夹角逐渐减小,同时泄漏涡初生点逐渐向叶顶尾缘移动;在叶顶三角形云状空化尾缘产生云状空化涡,受到叶顶泄漏涡的卷吸,与叶顶泄漏涡涡带尾缘脱落的空化涡相互作用混合,沿着几乎垂直叶片的方向向相邻叶片的压力面移动,造成了流道的堵塞,降低了泵的水力性能.垂直云状空化涡堵塞流道,引起叶顶区流量减小,造成叶顶间隙空化减少以及与叶顶区相连的三角形云状空化的宽度减小.
- 张德胜石磊陈健潘强施卫东
- 关键词：轴流泵高速摄影
- 基于CFD-DEM耦合的轴流泵鱼类损伤机理数值研究被引量：3
- 2020年
- 为了研究轴流泵内流特性对鱼类通过存活率的影响,基于CFD-DEM耦合模型,分析了轴流泵内流场特性和鱼类通过行为。采用球形颗粒捏合鱼体外轮廓仿真鱼体三维形状,将仿真鱼体随机注入到轴流泵进口的水体中,数值模拟鱼类通过轴流泵的运动过程,预测在各工况下鱼通过轴流泵时与叶片的撞击概率,并与叶片撞击模型的理论值进行对比,验证耦合模型的可行性。同时,考虑鱼类通过鱼类友好型泵的多种损伤因素和鱼类损伤的生物准则,探讨了轴流泵内流场的速度、加速度、压降和剪切力随DEM颗粒群位移的变化特征和规律,分析了鱼类通过轴流泵的损伤结果。数值模拟结果表明,鱼类通过鱼类友好型泵在大部分工况下的撞击概率降低了约50%,其中额定工况下的撞击概率由原型泵的68%降低到34%;泵内压力波动和剪切力对鱼类的影响区域较小,且作用时间较短,是非主要损伤因素;轴流泵叶轮叶片撞击是鱼损伤的主要原因。研究结果为大中型泵站设计鱼类友好型轴流泵提供了理论指导。
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- 关键词：压降剪切力
- 泵站用轴流泵鱼友好型设计及鱼类存活率预测被引量：3
- 2017年
- 传统泵站使用中存在大量鱼类死亡现象.为了提高鱼类流经泵站流道后的存活率,采用与试验值吻合度较高的叶片撞击模型,预测了原型泵不同工况下的鱼类死亡率:理论上设计流量点鱼类死亡率高达68%.基于叶片撞击数学模型,提出了提高鱼类存活率的鱼友好型设计方法,分析了各鱼友好型设计对提高鱼类存活率的效果,其中叶片数和转速是影响撞击概率的主要因素,而叶片数是导致扬程变化灵敏度较低的因素;前缘弯掠大幅降低了垂直前缘的撞击速度分量,是影响撞击死亡率的主要因素,加厚型线头部是影响撞击死亡率的次要因素,但两者会加剧径向流动,降低叶片效率及汽蚀性能.经鱼友好型设计后,鱼类死亡率整体控制在30%以下,设计工况点下的鱼类死亡率由68%降低至13%,效果显著.该研究可为鱼友好型泵及泵站的开发应用提供参考.
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- 基于鱼形颗粒群追踪的贯流泵鱼类撞击损伤特性研究被引量：1
- 2023年
- 叶片撞击是鱼类过泵损伤的最主要因素,为了研究鱼类通过贯流泵的撞击损伤特性,基于CFD-DEM耦合方法,通过修改耦合接口代码优化曳力计算模型,研究贯流泵中鱼体与叶片及壁面撞击后的运动行为及受力损伤。以简化的平板撞击鱼类为数值模拟的切入点,分析了鱼体受到撞击损伤的影响因素,并预测鱼体的过泵损伤死亡率。结果表明:通过数值模拟与实验拟合,得到导致鱼体长度与叶片前缘厚度之比(L/d)为2时鱼类死亡的撞击力阈值为2446 N;减小叶片前缘倾角、减小鱼体撞击速度、增大叶片前缘厚度,可降低鱼体与叶片前缘碰撞受力来降低鱼体的受力损伤;贯流泵中鱼体与叶片前缘碰撞产生的撞击力最大,撞击损伤最严重,是贯流泵装置中造成鱼类死亡的主要部件;泵站来流中鱼体尺度越小,叶片撞击概率越低,减小L/d,可以降低前缘撞击力,从而提高鱼类过泵存活率。
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- 关键词：撞击力数值模拟
- 混流泵瞬态启动性能及空化流场可视化试验研究被引量：4
- 2022年
- 为解决泵喷系统以及潜艇武器大型化和稳定化发展中的混流泵瞬态启动特性和诱导空化问题,结合混流泵外特性试验和高速摄影可视化技术,研究泵瞬态启动性能和空化流场特性.结果表明:在无空化启动时,启动时间和启动流量不影响混流泵的稳态性能,泵流量、转速和扬程同时刻达到稳态峰值,具有较好的同步性,泵扬程在启动初期具有明显的滞后性,设计流量下,启动扬程滞后时间约为启动时间的50%;在空化启动条件下,混流泵叶顶间隙最先出现空化,随着启动时间的增加,空泡云发展出“长条状”形状,随着进口压力的降低或进口流量的增大,空泡云逐渐呈现出“三角状”,最终发展到堵塞流道.通过高速摄影试验捕捉不同启动条件下混流泵流道内的空化形态演变,发现缩短启动时间、减小启动流量、增加泵进口启动压力是抑制启动空化发生的有效途径.
- 邹俊杰潘强张德胜
- 关键词：混流泵流场空化可视化试验
- 基于LES的泵站前池表面涡及液下涡流瞬态特性分析被引量：5
- 2018年
- 泵站前池或泵站进水池是泵进口前的过流部件,在不同工况的流动中存在多种旋涡,可分为自由表面涡和液下涡,这些高度不稳定的旋涡是影响水泵装置运行效率及稳定性的重要因素。为了研究泵站进水池的内部涡流,采用大涡模拟(LES)及流体体积函数(VOF)方法对泵站进水池中的三维非稳态流动进行了非定常数值计算,并进行了系统的验证。基于数值计算结果,统计了旋涡的时均特性,讨论了RANS方法和LES方法对涡流预测的区别;采用λ2等值面将旋涡结构可视化,观测到自由表面涡及附底涡周围环绕的二次涡结构;分析了不同时刻表面涡及附底涡的形态和瞬态特性,通过涡量方程得到了对流项及拉升、弯曲项对主涡涡量变化的影响。结果表明:二次涡与主涡的相互作用在一定程度上增强了主涡动量的向外耗散,并通过自旋引起主涡轴向拉升或者弯曲。
- 潘强施卫东赵瑞杰张德胜
- 关键词：泵站进水池大涡模拟瞬态特性
- 一种贯流泵站过鱼装置
- 本发明公开了一种贯流泵站过鱼装置，叶轮、导叶、灯泡体、旋转轴、电机、轴承组成贯流泵，电机驱动旋转轴和叶轮旋转，电机和液压升降柱安装在灯泡体的腔体中；引鱼栅以一定斜率安装在流道中，将来流中的鱼类筛出并导向至鱼道；鱼道为闭式...
- 潘强张德胜施卫东
- 基于生物多样性保护的泵型研究与探讨
- 2024年
- 泵站工程建设的同时必须考虑生物多样性,适于鱼类的洄游和迁徙,保证鱼类自然生态系统的可持续性。以某低扬程泵站为工程案例研发灯泡贯流泵的水力模型,通过分析影响鱼类友好型水泵研发的机械结构、流体动力学和生物学三大因素,提出基于生物多样性保护的鱼类友好型水泵优化设计的两类目标函数。
- 张仁田张德胜张德胜潘强
- 关键词：水泵生物多样性水力性能
- 灯泡贯流泵水力性能和鱼类通过性能的多目标优化研究被引量：1
- 2023年
- 为兼顾泵站运行效率与鱼类通过安全性,结合计算流体动力学、鱼类损伤模型、遗传算法寻优开展多目标优化研究。基于敏感度分析,分别优选了影响贯流泵性能和鱼类存活率的显著因素,采用最优拉丁超立方抽样、Kriging模型、NSGA-Ⅱ算法构建了多目标优化系统,通过分配权重因子得到了效率最优(A)、鱼类存活率最优(C)和两者兼顾(B)的3种寻优方案。结果表明:方案A效率较初设方案提升了5.2%,方案C鱼类存活率较初设方案提升了49.4%;叶片包角、弦高、前伸角是影响水力性能的关键因素,叶片前掠角、前伸角、叶片厚度是影响鱼类存活率的关键因素,且前伸角对两者的作用效果相反;撞击死亡率高度影响鱼类过泵存活率,而撞击概率对此影响较小,可通过加大叶片前缘厚度、增加叶片前掠角、降低前伸角来提升鱼类存活率。该研究成果应可为我国大型泵站群向生态水利方向发展提供参考。
- 叶晓琰吴跃虎潘强张德胜孙龙月施卫东
- 关键词：灯泡贯流泵多目标优化
