CSCD核心库来源期刊
全国中文核心期刊
中国科技核心期刊
中国农林核心期刊

过刊目录

  • 全选
    |
    封面及目录
  • 封面及目录
    封面
    2024, 42(12): 1.
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
  • 封面及目录
    目录
    2024, 42(12): 2.
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    • 泵理论与技术
  • 泵理论与技术
    轴流式核主泵内部流动特性数值计算与试验
    蔡龙1, 2, 徐源3, 龙云3, 周震3, 朱荣生3, 袁寿其3
    2024, 42(12): 1189-1195. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0137
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    以轴流式核主泵为研究对象,采用数值模拟和试验验证相结合的方法,计算模型为SST k-ω湍流模型,重点选取了0.9Q,1.0Q与1.1Q工况,对轴流式核主泵内部流动特性进行分析,综合性能试验台完成试验验证.在分析计算结果时,重点考察了泵出口中心截面的速度流线图和速度分布的云图,以此来深入探讨泵在不同流量条件下内部流动模式的差异及其演变趋势;提取叶轮与导叶叶片通道回转面的压力速度云图、叶轮叶片与导叶叶片的压力载荷曲线,对比分析不同流量下泵内部流动结构及其变化规律,进一步揭示叶轮和导叶内的流动分布及能量转换机制.通过试验对数值计算开展了对比验证,计算结果与试验结果基本吻合,扬程模拟值比试验值低3.87%,效率模拟值比试验值低1.94%.本研究深入揭示了轴流式核主泵内部流动特性,对充分认识核主泵水力结构与内部流动关联性至关重要,为轴流式核主泵的设计和性能优化提供参考依据.
  • 泵理论与技术
    核主泵电动机屏蔽套磁-热联合仿真
    刘奕新1, 焦峰1, 张志军1, 袁寿其2, 朱荣生2, 龙云2
    2024, 42(12): 1196-1202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.24.0131
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为探究核主泵屏蔽电动机屏蔽套材料及厚度对涡流损耗的影响,以某功率为5.5 MW的AP1000屏蔽感应电动机为研究对象,应用低频电磁仿真软件Maxwell建立二维电磁仿真模型,对比3种材料(Hastelloy-C,Inconel,Sus316L)在不同尺寸下的屏蔽套涡流损耗.基于电磁仿真结果,运用磁-热联合方法,将涡流损耗值作为热源输入到核主泵电机屏蔽套冷却模型中,通过ANSYS Fluent软件进行温度场和流场仿真.结果表明:相同屏蔽套尺寸下,材料Hastelloy-C的涡流损耗最小;相同材料下,屏蔽套厚度越小,涡流损耗越低;屏蔽套间隙流冷却系统入口到屏蔽套间隙温度变化剧烈,定子屏蔽套温度整体高于转子屏蔽套温度,两者温差约为20 ℃;屏蔽套上的压力分布不均匀,且沿轴向来流方向压力逐渐降低,降幅约为16.0 kPa.研究结果可为核主泵电动机屏蔽套的材料及厚度选择提供一定参考.
  • 泵理论与技术
    基于空泡溃灭势能的泵内空化空蚀特性
    李林敏1, 宁望辉1, 杨顺银2, 陈小光2, 李晓多2, 张祥2, 李林锋2
    2024, 42(12): 1203-1210.
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对一双吸式离心泵内部空化流动特性及空蚀问题,文中开展了基于多相空化模型和空泡溃灭势能的泵内空化空蚀特性分析.基于流体体积法(VOF)和Schnerr-Sauer空化模型,并结合非定常RNG k-ε湍流模型,对双吸泵内全流场及空化流动特性开展了模拟分析.在此基础上,基于空泡溃灭势能建立空蚀风险评估方法,分析了由于泵内空化造成的空蚀风险区域.最后,基于熵产方法分析了空化造成的泵内能量损失特性及空泡产生溃灭与能量损失的关联.结果表明:该空化流动计算方法能准确模拟双吸泵扬程的变化趋势、空泡的产生过程以及空化时叶轮流道内的流动特性;空蚀风险预测结果表明:空蚀主要分布在叶轮吸力面及叶轮前盖板且位于空泡尾缘附近,且叶片表面的空蚀风险高于前盖板;泵内能量损失与空泡的产生溃灭密切相关,一个周期内能量损失极大值发生在空泡溃灭时刻.
  • 泵理论与技术
    离心泵水力优化问题代理模型性能的参数化
    甘星城1, 裴吉1, 袁寿其1, 王文杰1, 颜爱忠2, 赵芸2
    2024, 42(12): 1211-1220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.24.0157
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了解决离心泵水力优化问题中代理模型的选择与样本数量的确定缺乏系统理论依据的问题,基于3 400组不同的管道泵设计样本,针对离心泵优化设计中常用的3种代理模型(人工神经网络、响应面模型和克里金模型)进行了参数化分析.通过对比不同样本数量下3种模型的性能表现与预测精度,发现响应面模型在处理离心泵多参数优化问题时的拟合精度较差;而克里金模型和人工神经网络在单部件优化中表现出色.在多部件联合优化或复杂目标函数下,仅多隐藏层级联前馈神经网络具备一定的可靠性,但仍难以完全满足优化需求.此外,研究表明,当样本数较少(为参数总量的1~1.2倍)时,单隐层前馈神经网络的性能最优;而当样本数充足(大于参数总量的2倍)时,多隐藏层前馈神经网络与级联前馈神经网络表现出更高的可靠性.
  • 泵理论与技术
    相同比转数轴流泵装置试验对比及选型应用
    韩逸1, 徐鹏飞2, 郭瑞2, 柴耀1, 陈奕宇1, 薛木子1, 石丽建1
    2024, 42(12): 1221-1228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.24.0099
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了研究同一比转数轴流泵在工程中应用的适应性,依托淮河入海水道二期工程宋潮站的设计参数,采用了等流量加大扬程的选型方法初步选型,基于同一比转数轴流泵(TJ04-ZL-11,ZM60A)分别进行装置模型试验研究,对比分析了泵装置的能量、空化、飞逸等方面性能.结果表明,TJ04-ZL-11水力模型泵装置在叶片角度为0°、泵装置设计扬程为4.61 m时,效率为73.04%;在泵装置最高扬程为8.42 m时,效率为66.17%.ZM60A水力模型泵装置在叶片角度为0°、设计扬程为4.61 m时,效率为73.96%;在泵装置最高扬程8.42 m时,效率为71.14%.空化试验结果表明,ZM60A水力模型空化性能要比TJ04-ZL-11号水力模型空化性能更好.ZM60A水力模型飞逸特性与TJ04-ZL-11号水力模型飞逸特性相比差别不大.同一比转数的轴流泵在性能方面仍存在差异,在宽扬程运行范围的工程应用中需要兼顾空化、飞逸等多方面性能进行选型.研究结果对类似工程的水泵选型具有一定的参考价值.
    • 流体工程
  • 流体工程
    泵站偏心渐缩式出水压力箱涵水力特性
    奚斌1, 陈叶欣1, 陈志刚1, 沈世煊1, 陈伟2, 邹燕3, 张雄伟1, 王欣昱1, 徐健1
    2024, 42(12): 1229-1235. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0054
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了改善偏心渐缩式出水压力箱涵内存在的偏流、回流、脱流等不良流态,采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法研究其水力特性,对比了偏心渐缩式出水压力箱涵各方案的特征断面流态、横向流速分配比以及压强分布.研究表明:初步设计方案中,偏心渐缩式出水压力箱涵内存在偏流、回流、脱流等不良流态,其特征断面的横向流速分配比最大达到了-62.50%,长导流墩两侧压强差最大达到了1 679.51 Pa;采用优化“导流墩位置+迎水角度+挑流底板结构”的组合方案后,消除了箱涵内存在的不良流态,其特征断面的横向流速分配比最小减到-5.19%,长导流墩两侧压强差最小仅21.21 Pa.在开启2#,3#,4#机组的典型运行工况下,应用该组合方案同样可以对流态进行优化.研究成果可以为类似出水压力箱涵的设计提供参考.
  • 流体工程
    仿生鳍式水下机器人轨迹优化运动控制
    徐晟最, 王伟, 王国顺, 赵文胜
    2024, 42(12): 1236-1242. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0064
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了解决目前仿生鳍式水下机器人普遍存在的推进效率低下、移动速度低的问题,同时考虑到除了仿生鳍的材质、形状外,鳍的振荡轨迹、幅值和周期也是影响机器人推进效率、移动速度的重要因素,由此对仿生鳍摆动轨迹展开研究,通过采取轨迹优化方法来提高机器人水下推进效率.首先对仿生鳍的水中振荡过程进行受力分析,建立鳍的水动力学模型.其次,采用轨迹优化的方法对仿生鳍在水中运动时的轨迹进行优化,优化幅值和周期,并分析优化前和优化后的轨迹差异.随后,利用基于增大系数与振荡幅值的非线性逆模型简化轨迹优化方法,缩短轨迹优化需要的时间,使得优化轨迹可以应用于机器人的实时控制中.最后仿真和试验结果表明,结合简化水动力学的轨迹优化方法能够提高仿生鳍式水下机器人的推进效率和移动速度.
  • 流体工程
    真空破坏阀对虹吸断流管道的水锤防护效果
    饶天华1, 秦战生1, 刘绍谦2, 杨春霞1, 郑源1, 苏圣致1
    2024, 42(12): 1243-1248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0087
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对虹吸断流结构管线水锤防护问题,运用Bentley Hammer软件进行水力过渡过程分析,提出了泵后液控蝶阀与真空破坏阀联合防护方案.结合管道压力控制标准,分析对比了在水泵事故停泵工况下真空破坏阀对虹吸结构处水锤的防护效果,同时对真空破坏阀在不同进口直径和不同整定值下的水锤防护效果进行了探讨分析.计算结果表明,增设真空破坏阀极大改善了虹吸处水锤负压,最低水锤负压为-3.69 m;真空破坏阀直径越大其防护效果越好,最佳直径设置为管道直径1/3处;真空破坏阀整定值越大其对水锤防护的效果越弱,整定值设为-3.5 m时管道水锤负压最小,整定值小于管道最小压力时阀不动作.该分析结果对真空破坏阀的选择提供了一定的参考,对虹吸断流结构输水工程水锤防护具有重要的意义.
  • 流体工程
    罗茨风机噪声产生与抑制研究现状及发展趋势
    吴凡1, 张帆1, 邢文帅1, 赵菲菲1, 宋佳龙1, 袁寿其1
    2024, 42(12): 1249-1258. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0055
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    运行时产生噪声较大的问题一直受人关注，首先介绍了罗茨风机的基本结构特点和工作原理，指出罗茨风机噪声产生来源主要包括壳体噪声、机械噪声和气动噪声，其次分析总结了近年来国内外学者在罗茨风机噪声控制方面所做的大量研究工作，主要包括噪声机理研究（通过试验和数值模拟深入了解噪声产生的机理，为噪声控制提供理论基础）、结构优化（优化风机的结构设计，如改进转子型线等措施减少噪声源）、外部降噪装置技术（增设如隔声罩、消声器等降噪装置以有效降低噪声传播）等方面，最后根据目前的研究成果对罗茨风机噪声控制研究的发展趋势进行了展望.提高数值模拟精度及效率，优化罗茨风机结构设计，研发新型降噪材料，创新噪声控制技术，提高噪声控制自动化水平将是今后罗茨风机降噪控制的研究重点.
    • 水利水电工程
  • 水利水电工程
    基于动态权重系数多目标优化组合的贝叶斯渗流参数反演及分析
    翟于广, 任杰, 南胜豪, 郭恒乐, 陈凯旋, 睢佳衡
    2024, 42(12): 1259-1265. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0197
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    现有的贝叶斯参数反演方法普遍存在计算耗时过长,计算精度较低,计算准确性较差等问题,对此基于多次尝试差分进化自适应Metropolis(MT-DREAM(ZS))算法,构建了一种对单一模型权重系数的确定更加合理的组合代理模型,并通过基于Pareto最优的动态权重系数多目标优化组合对模型进行修正.在贝叶斯方法中通过集成多元自适应回归样条(MARS)、人工神经网络(ANN)、随机森林(RF)这3种机器学习方法构建组合模型,并在充分考虑反演过程中不确定性的基础上,对渗流参数的后验分布情况进行推导.结合实际工程的监测数据,通过计算预测性能指标决定系数(R2)和均方根误差(RMSE),对比分析该组合代理模型与其他模型的差距.结果表明,该组合代理模型的拟合精度高,预测效果好,相较于其他模型的提升幅度平均为15%~20%.通过将反演所得渗流参数运用到仿真模拟试验中,为大坝渗流检测领域的研究提供了一种新的发展思路.
  • 水利水电工程
    细集料类型对混凝土力学性能及孔隙结构影响
    高猛, 姚占全, 王海龙
    2024, 42(12): 1266-1271. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0176
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    利用机制砂、风积沙和河砂制备不同水胶比的混凝土进行抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗折和黏结强度测试以及坍落度测试,结合微观孔隙结构变化明确不同细骨料对混凝土性能的影响机理.试验结果表明:机制砂增强了混凝土的抗压强度、黏结强度、受拉变形能力和韧性,而风积沙则降低了混凝土力学性能;随着水胶比和减水剂含量的增加不同细骨料混凝土的力学性能有着不同程度的降低,与普通河砂混凝土相比,风积沙和机制砂混凝土的力学性能下降程度较小;机制砂和风积沙降低了集料之间的干涉作用、提升了细骨料填充率和开口孔隙占比使混凝土内部更加致密强化孔隙结构,但二者均使混凝土内部的大孔隙占比增多;机制砂和风积沙均大幅度降低混凝土的工作性能,随着水胶比和减水剂含量的增加坍落度大幅增加,但当水胶比和减水剂含量过大时导致风积沙混凝土凝结硬化时间延长3倍左右,且内部处于湿润和黏结性较弱的状态.
    • 农业水土工程
  • 农业水土工程
    黄腐酸施用对沙壤土灌溉玉米产量的影响
    邬佳宾1, 2, 秦子元1, 2, 郑和祥1, 2, 闫浩芳3, 王必玉3
    2024, 42(12): 1272-1279. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0154
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为探明不同灌溉定额及黄腐酸施用模式下玉米干物质累积和产量形成规律,试验采用2因素随机区组设计,设置2个灌溉定额(W1:2 250 m3/hm2,W2:2 700 m3/hm2),3个黄腐酸施用水平(H0:0,H1:45.0 kg/hm2,H2:67.5 kg/hm2),共计6个处理,研究黄腐酸施用对灌溉玉米生长发育特征、干物质累积、水氮利用率、产量及相关性状等的影响.结果表明:高灌溉定额(W2)和黄腐酸施用均能提高玉米干物质累积及其形成速率,W2灌溉处理下黄腐酸施用可显著提升玉米成熟期株高、茎粗及叶面积指数,W1灌溉处理玉米叶面积指数提升显著.高灌溉定额处理玉米具有快增期持续时间长和增长速率大的特征,有利于玉米干物质累积.不同灌溉定额下,玉米产量随黄腐酸施用量增加而提升.综合考虑各项指标,W2H1处理为研究区玉米较优的水分和黄腐酸施用管理模式.研究结果为沙壤土地区玉米节水增产种植方式提供了理论依据和技术参考,具有重要的应用价值.
  • 农业水土工程
    基于WOA-XGBoost的膜下滴灌棉花蒸散量预测模型
    曹缘1, 2, 3, 王振华1, 2, 3, 张继红1, 2, 3, 刘宁宁1, 2, 3, 李文昊1, 2, 3, 张金珠1, 2, 3
    2024, 42(12): 1280-1286. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0195
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了科学准确地预测膜下滴灌棉花蒸散量,基于鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)和极端梯度提升树(XGBoost),提出了WOA-XGBoost棉花蒸散量预测模型.采用最大互信息系数(maximal information coefficient,MIC)筛选影响棉花蒸散发的关键因素,依据相关系数排序构建输入组合,代入WOA-XGBoost模型进行模拟.并与XGBoost,SVM,WOA-SVM和PSO-XGBoost预测结果进行对比验证.结果表明:太阳辐射、最低气温、最高气温、相对湿度、风速和土壤温度与棉花蒸散量相关性较大,MIC值分别为0.722,0.546,0.496,0.475,0.379和0.219,基于上述6个因素构建的WOA-XGBoost模型综合性能最优,R2, MAE, RMSE和MAPE分别为0.922,0.038 mm/h,0.064 mm/h和0.221,预测精度均优于相同输入参数下的其他4种模型.因此,推荐使用WOA-XGBoost模型模拟相关因素与膜下滴灌棉花蒸散量之间的非线性关系.研究可为膜下滴灌棉花蒸散量精确计算提供科学依据,为灌溉决策优化提供参考.
  • 农业水土工程
    基于蒸发皿蒸发量制定的华北地区冬小麦滴灌计划
    范艺璇1, 2, 吴占今1, 2, 王晓森1, 2, 姜明梁1, 2, 秦京涛1, 2, 吕谋超1, 2
    2024, 42(12): 1287-1296. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.24.0026
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为了探究适用于华北地区基于蒸发皿蒸发量的冬小麦滴灌灌溉计划,通过在冬小麦冠层上方设置直径为20 cm的蒸发皿,研究不同灌水处理对土壤水分动态及冬小麦生长和产量的影响.试验设置2因素3水平裂区试验设计,2因素分别是累计水面蒸发量(Ep)和蒸发皿系数(Kp),其灌水定额(I)由Ep和Kp相乘计算取得.由试验可知,灌溉对土壤含水率的影响主要集中在(0,60］ cm土层,(60,100］ cm土层土壤含水率随生育期推进逐渐降低;灌水量越少,对土壤储水的消耗越大,而总耗水量则随之降低.滴灌处理的小麦株高、叶面积指数、产量和水分利用效率(WUE)显著高于地面灌处理(CK)(P<0.05),不同的Ep和Kp的主效应对小麦的株高、叶面积指数、穗数、穗粒数、产量和WUE影响均达显著水平,而千粒质量则是Ep和Ep与Kp的交互效应对其有显著影响.通过基于主成分的灌水处理寻优分析发现滴灌条件下的Ep2Kp3处理更有利于小麦生长发育和产量及WUE提升.经过综合分析,Ep2Kp3处理为最优处理,即冬小麦进入返青期后累计水面蒸发量为40 mm,蒸发皿系数在返青期至拔节期为0.7、拔节期至灌浆期为1.0和灌浆期至乳熟期为0.8处理的产量和WUE均最大,产量为9 920.27 kg/hm2,WUE可达23.35 kg/(mm·hm2).