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基于微水發(fā)電系統(tǒng)的智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用.pdf

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基于微水發(fā)電系統(tǒng)的智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用.pdf

2022 年 11 月 Nov 2022 第 40 卷 第 11 期 Vol 40 No 11 李可欣 基于微水發(fā)電系統(tǒng)的智慧農(nóng)業(yè) 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用 李可欣 null 鄭源 nullnull 陳躍鋼 null 高偉 null nullnull 河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院 江蘇 南京 nullnullnullnullnullnull nullnull 寧波市中燦電子科技有限公司 浙江 寧波 nullnullnullnullnullnull nullnull 山東省水量計(jì)量中心 山東 濰坊 nullnullnullnullnullnull 收稿日期 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 修回日期 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 網(wǎng)絡(luò)出版地址 nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 基金項(xiàng)目 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃政府間國(guó)際科技創(chuàng)新合作項(xiàng)目 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 第一作者簡(jiǎn)介 李可欣 nullnullnullnull 女 黑龍江哈爾濱人 碩士研究生 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 主要從事流體機(jī)械及水利水電工程技術(shù)研究 null 通信作者簡(jiǎn)介 鄭源 nullnullnullnull 男 山東日照人 教授 博士生導(dǎo)師 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 主要從事流體機(jī)械及水利水電工程技術(shù)研究 null 摘要 鑒于中國(guó)水資源短缺且農(nóng)業(yè)灌溉用水有效利用率低的現(xiàn)狀 為提高農(nóng)業(yè)灌溉用水效率與 效能 加快高科技智慧型農(nóng)業(yè)設(shè)備研發(fā)與推廣 降低農(nóng)業(yè)投入以及農(nóng)業(yè)用水的比例 采用數(shù)值模 擬與模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法 制定四因素三水平的正交試驗(yàn)優(yōu)化方案 對(duì) null 種不同方案在設(shè)計(jì)流 量點(diǎn)處的新型微型管道水輪機(jī)性能進(jìn)行計(jì)算 并進(jìn)行物理模型試驗(yàn)驗(yàn)證 null研究結(jié)果表明 水輪機(jī) 內(nèi)的壓力脈動(dòng)主要受到葉片通過(guò)頻率和導(dǎo)葉通過(guò)頻率的影響 在設(shè)計(jì)流量點(diǎn)處 優(yōu)化后的水輪 機(jī)出力為 nullnullnullnull null 效率為 nullnullnullnullnullnull 與初步設(shè)計(jì)方案相比 分別提高了 nullnullnullnullnullnull和 nullnullnullnullnullnull同時(shí)研發(fā) 了智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)前端與終端系統(tǒng) 建立一個(gè)集自發(fā)電 null環(huán)境監(jiān)測(cè) null遠(yuǎn)程控制 null情況預(yù)警 null生長(zhǎng)狀 況分析于一體的綜合性農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng) 極大地方便了用戶 為實(shí)現(xiàn)智能化種植 null養(yǎng)殖 技術(shù)提供了一種切實(shí)可行的方案 null 關(guān)鍵詞 智慧農(nóng)業(yè) 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備 微水發(fā)電系統(tǒng) 節(jié)能環(huán)保 物理模型試驗(yàn) 中圖分類號(hào) nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 null 文章編號(hào) nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 開放科學(xué) 資源服務(wù) 標(biāo)識(shí)碼 nullnullnullnull 李可欣 鄭源 陳躍鋼 等 基于微水發(fā)電系統(tǒng)的智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用 J 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào) 2022 40 11 1173 1180 LI Kexin ZHENG Yuan CHEN Yuegang et al esearch and application of intelligent agricultural internet of things equipment based on micro hydro power generation system J Journal of drainage and irrigation machinery engineering JDIME 2022 40 11 1173 1180 in Chinese esearch and application of intelligent agricultural internet of things equipment based on micro hydro power generation system LI Kexin null ZHENG Yuan nullnull CHEN Yuegang null GAO Wei null nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull Abstract nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào) 第 40 卷 nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull Key words nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 當(dāng)今世界許多國(guó)家正面臨水資源危機(jī) nullnull 億人 用水短缺 nullnull 億人缺乏用水衛(wèi)生設(shè)施 每年有約 nullnullnull 萬(wàn)人死于與水有關(guān)的疾病 null null在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與水 資源短缺矛盾日趨嚴(yán)重的情況下 確保經(jīng)濟(jì)可持續(xù) 發(fā)展 制定科學(xué)的節(jié)水發(fā)展模式 具有重要的理論 和現(xiàn)實(shí)意義 null中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó) 同時(shí)也是一個(gè)水資源 緊缺的國(guó)家 農(nóng)業(yè)灌溉用水量占到總用水量的一半 以上 null null水資源危機(jī)帶來(lái)的生態(tài)系統(tǒng)惡化和生物多 樣性被破壞 也將嚴(yán)重威脅人類生存 null因此 節(jié)水是 人類面臨的重要課題 null 對(duì)于節(jié)水技術(shù) 國(guó)內(nèi)外學(xué)者都已進(jìn)行了大量研 究 null王建國(guó) null 指出 采用低壓輸水管道技術(shù)及高效的 新型灌溉節(jié)水技術(shù) 如生物技術(shù) null信息技術(shù)以及智 能技術(shù)等 均可提高現(xiàn)有的節(jié)水灌溉效率 null農(nóng)蘭英 null 研究表明 應(yīng)用真空節(jié)水技術(shù)并設(shè)置水表計(jì)量器等 可以實(shí)現(xiàn)建筑給排水中的節(jié)能節(jié)水 null王金輝 null 介紹 了水利工程建設(shè)中常用的節(jié)水灌溉技術(shù) 并分析了 節(jié)水灌溉水利工程施工技術(shù)要點(diǎn) null閆偉等 null 提出加 大新型材料和設(shè)備的研發(fā)及推廣應(yīng)用可以降低供 水耗能 null鄭巍 null 指出 研發(fā)可降解材料 null建立殘膜回 收的長(zhǎng)效機(jī)制 才能夠提高水資源的利用率 降低 農(nóng)業(yè)用水對(duì)于水資源的消耗 nullnullnullnullnull 等 null 在 nullnullnullnullnull nullnullnullnull 年進(jìn)行用于冬小麥生產(chǎn)的微噴灌溉大田試驗(yàn) 結(jié)果表明 與傳統(tǒng)的漫灌相比 nullnull nullnull 水微噴 null 次和 nullnullnull nullnull 水微噴 null 次的用水效率分別提高了 nullnullnullnullnull 和 nullnullnullnullnull 同時(shí)蒸散分別減少了 nullnullnullnullnull和 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 等 null 論述了采用 nullnullnull null 交替干濕法的 創(chuàng)新節(jié)水技術(shù) null 在節(jié)水節(jié)能的設(shè)備方面 范小娟等 nullnull 通過(guò)對(duì)冷 卻塔循環(huán)冷卻水節(jié)能分析以及進(jìn)塔水流的富裕能 量研究 開發(fā)了一種低比轉(zhuǎn)數(shù)混流式水輪機(jī) null謝堅(jiān) 等 nullnull 為充分利用高層建筑采暖系統(tǒng)回水余壓 開發(fā) 了一種微型混流式水輪機(jī) 以代替采暖系統(tǒng)中的回 水阻力調(diào)節(jié)閥 null張?zhí)m金等 nullnull 研制了一種由冷卻塔中 冷卻循環(huán)水驅(qū)動(dòng)的微型水輪機(jī) 但該水輪機(jī)的水力 效率較低 水力損失較大 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 等 nullnull 利用 生活水箱及管道水流的殘余壓力 集成可再生資源 與供水設(shè)備 提出一種新的微管內(nèi)水力發(fā)電系統(tǒng) 該系統(tǒng)可以部署在市政和農(nóng)業(yè)灌溉區(qū) 產(chǎn)生可持續(xù) 的清潔能源 null 上述學(xué)者的研究大都在宏觀層面分析論證應(yīng) 用于冷卻塔和采暖系統(tǒng)的微型水輪機(jī) 并未涉及應(yīng) 用于農(nóng)業(yè)灌溉的微型管道水輪機(jī)智慧發(fā)電系統(tǒng) 且 對(duì)于微型水輪機(jī)壓力脈動(dòng)的研究較少 null文中將詳細(xì) 介紹應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)灌溉的微型管道水輪機(jī)發(fā)電 系統(tǒng) 以及配套使用的前端和終端設(shè)備 并研究其 壓力脈動(dòng)特性 以期設(shè)備能高效穩(wěn)定運(yùn)行 從而達(dá) 到節(jié)水節(jié)能的目的 為智慧農(nóng)業(yè)及物聯(lián)網(wǎng)前端數(shù)據(jù) 采集提供一種可行的方案 null 1 微型管道水輪機(jī)的工作原理及設(shè)計(jì) 為解決水資源短缺及環(huán)保節(jié)能問(wèn)題 文中設(shè)計(jì) 一種安裝在水管中的微型水輪機(jī) 見圖 null 利用管 道中的水流余壓推動(dòng)其旋轉(zhuǎn)做功 從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī) 旋轉(zhuǎn)發(fā)電 進(jìn)而對(duì)前端檢測(cè)設(shè)備供電 null 圖 null 微型管道水輪機(jī)結(jié)構(gòu)模型 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull 水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪處于封閉管道中 水流在通過(guò)轉(zhuǎn) 輪葉片流道時(shí) 始終是連續(xù)充滿整個(gè)轉(zhuǎn)輪的有壓流 1174 第 11 期 李可欣 等 基于微水發(fā)電系統(tǒng)的智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用 動(dòng) 并在轉(zhuǎn)輪葉片的約束下 不斷地改變流速的大 小和方向 從而在轉(zhuǎn)輪葉片正背面形成一定的壓力 差 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn) null水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械能通過(guò)發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能 是管道水流發(fā)電系統(tǒng)的重要設(shè)備 null 整個(gè)水流發(fā)電系統(tǒng)封閉安置于一個(gè)長(zhǎng)方形盒 子中 盒子采用鐵材料制成 尺寸為 nullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnull 如圖 null 所示 null安裝時(shí) 將盒子底部固定 盒子 的進(jìn)水口和出水口分別與供水管相接 水流從水龍 頭流出前先流經(jīng)水輪機(jī) 帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電 null 圖 null 水流發(fā)電系統(tǒng)封閉盒 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 根據(jù)國(guó)家管網(wǎng)供水壓力服務(wù)規(guī)范的要求 城市 供水管網(wǎng)末梢的供水壓力為 nullnullnullnull nullnullnull 即水頭為 nullnull null 管道中水頭大部分用于驅(qū)動(dòng)水流流動(dòng) 用于驅(qū)動(dòng) 水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功的水頭僅占小部分 null鑒于管道中存 在水力損失 取水頭為 null nullnull根據(jù)實(shí)際自來(lái)水管規(guī)格尺 寸 四分管的直徑為 nullnull nullnull 設(shè)定水流流速為 nullnullnull nullnull null 由流量計(jì)算公式可以求得設(shè)計(jì)流量為 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 水輪機(jī)初步設(shè)計(jì)為混流式 上冠和下環(huán)的形狀 為曲線型 null轉(zhuǎn)輪直徑 D null null nullnull nullnull 轉(zhuǎn)輪葉片數(shù) Z null null nullnull 葉片厚度 nullnullnull nullnullnull固定導(dǎo)葉分布圓直徑 D null nullnullnull nullnull 導(dǎo)葉數(shù) Z null nullnullnull 選用負(fù)曲度葉型 null蝸殼選用圓形 和橢圓形斷面相結(jié)合的形式 包角 null nullnullnullnullnullnull 選用直 錐形尾水管 尾水管長(zhǎng)度 L nullnullnull nullnull 錐角 null nullnullnullnull 出 口直徑受自來(lái)水管管徑的限制 取 D nullnullnull nullnullnull 2 數(shù)值計(jì)算方法及驗(yàn)證 2 1 網(wǎng)格劃分 應(yīng)用 nullnullnullnull 軟件對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分 由 于水輪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 采用自適應(yīng)性較強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)四 面體網(wǎng)格 對(duì)轉(zhuǎn)輪及固定導(dǎo)葉等關(guān)鍵部位進(jìn)行局部 加密以捕獲復(fù)雜流場(chǎng)細(xì)節(jié) 并將近壁區(qū)的 y null 控制為 nullnullnullnullnullnullnull圖 null 為微型管道水輪機(jī)網(wǎng)格劃分示意圖 null經(jīng) 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證 最終確定計(jì)算網(wǎng)格數(shù)約為 nullnullnull 萬(wàn) 網(wǎng)格質(zhì)量均在 nullnullnullnull 以上 null 圖 null 水輪機(jī)整體網(wǎng)格劃分 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull 2 2 邊界條件設(shè)置 數(shù)值計(jì)算采用三維不可壓縮 null nullnull 方程 選用 nullnullnull knullnull 湍流模型 nullnull 計(jì)算精度設(shè)為 nullnull nullnull null選用無(wú)滑 移壁面 壁面粗糙度設(shè)為 nullnullnull nullnull進(jìn)口邊界條件設(shè)為 質(zhì)量流量進(jìn)口 進(jìn)口流量 Q nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 出口邊界條 件設(shè)置為靜壓出口 p null nullnull 轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速設(shè)為 null nullnullnull nullnull nullnullnull 轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)閺纳贤驴礊轫槙r(shí)針 null動(dòng)靜交界面 設(shè)置為凍結(jié)轉(zhuǎn)子 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 類型 null 2 3 初始模型及其優(yōu)化后計(jì)算結(jié)果 經(jīng)計(jì)算 初始模型水輪機(jī)出力為 nullnullnullnull null 效率 為 nullnullnullnullnullnull 未達(dá)到設(shè)計(jì)要求 需對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) null 優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)為出力 P null nullnullnullnull null 以供配套檢測(cè)設(shè) 備啟動(dòng) 效率為 nullnullnullnullnullnullnull 文中采用正交試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化 選取效率和出力 為評(píng)判指標(biāo) null選擇轉(zhuǎn)輪葉片數(shù) null固定導(dǎo)葉葉型 null固定 導(dǎo)葉數(shù)和固定導(dǎo)葉開度共 null 個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn) 每個(gè) 因素取 null 個(gè)水平 null轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)的 null 個(gè)水平分別為 nullnull nullnull 和 nullnullnull固定導(dǎo)葉葉型的 null 個(gè)水平分別為負(fù)曲度導(dǎo) 葉 null對(duì)稱曲度導(dǎo)葉和正曲度導(dǎo)葉 null固定導(dǎo)葉數(shù)的 null 個(gè) 水平分別為 nullnull nullnull 和 nullnullnull固定導(dǎo)葉開度的 null 個(gè)水平 分別為 nullnullnull nullnullnull 和 nullnullnullnull 設(shè)計(jì)一組四因素三水平 null null null null 的正交試驗(yàn)方案 并對(duì) null 種不同方案在設(shè)計(jì) 流量點(diǎn)處的混流式水輪機(jī)性能進(jìn)行計(jì)算 null 將 null 組計(jì)算結(jié)果分別進(jìn)行直觀分析 null極差分析 null 和綜合頻率分析 綜合 null 種分析結(jié)果 確定最佳試驗(yàn) 方案為轉(zhuǎn)輪葉片數(shù) nullnull 固定導(dǎo)葉葉型選用負(fù)曲度導(dǎo) 葉 固定導(dǎo)葉數(shù) nullnull 固定導(dǎo)葉開度 nullnullnullnull最佳試驗(yàn)方 案的出力為 nullnullnullnull null 效率為 nullnullnullnullnullnull 與初步設(shè)計(jì)方 案相比 分別提高了 nullnullnullnullnullnull和 nullnullnullnullnullnull 2 4 數(shù)值計(jì)算方法的試驗(yàn)驗(yàn)證 對(duì)優(yōu)化后的微型管道水輪機(jī)進(jìn)行模型試驗(yàn)測(cè) 試 為降低加工制造的難度 蝸殼和尾水管均采用 工程塑料聚酰胺材料 利用 nullnull 打印技術(shù)生產(chǎn)成型 null 按照 null null null 的模型比尺制作實(shí)物模型 如圖 null 所示 null 1175 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào) 第 40 卷 圖 null 水輪機(jī)實(shí)物模型 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull 試驗(yàn)在浙江省某公司自主研發(fā)的流量測(cè)試機(jī) 試驗(yàn)臺(tái) 見圖 null 上進(jìn)行 null流速測(cè)量采用江蘇南水水 務(wù)科技有限公司生產(chǎn)的 nullnullnullnullnullnullnull 型旋槳式流速儀 該儀器測(cè)速范圍為 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull 相對(duì)誤差 nullnullnullnull 測(cè)量水管內(nèi) nullnull 個(gè)點(diǎn)處速度的平均值作為流速 null將模 型水輪機(jī)蝸殼進(jìn)口安裝在試驗(yàn)臺(tái)上的水管出口處 通過(guò)流量測(cè)試機(jī)輸入水輪機(jī)的進(jìn)口流量值 啟動(dòng)測(cè) 試儀器 并用萬(wàn)用表測(cè)量電流 以計(jì)算出力 null 圖 null 水輪機(jī)模型測(cè)試試驗(yàn)臺(tái) nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull 通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量了流速為 nullnullnull nullnullnull 即進(jìn)口流量為 nullnullnullnullnull nullnullnullnull 時(shí)水輪機(jī)的運(yùn)行情況 此時(shí)水輪機(jī)仍能 啟動(dòng) 但是出力很小 只有 nullnullnullnull null 試驗(yàn)可知該水輪 機(jī)在進(jìn)口流量大于 nullnullnullnullnull nullnullnullnull 時(shí)均能啟動(dòng) null 圖 null 為不同流量工況下數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)測(cè)試得 到的出力曲線對(duì)比 null 圖 null 不同工況下數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)的出力對(duì)比 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnu

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