《高效太陽能離心泵水力設計的基礎研究》是依託江蘇大學，由談明高擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高效太陽能離心泵水力設計的基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：談明高
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高效太陽能泵已成為泵節能研究的熱點之一。本項目擬對太陽能離心泵水力設計方法的基礎問題展開研究，以解決太陽能離心泵運行效率低和全壽命成本高的問題。.針對太陽能離心泵運行工況不斷變化的特點，採用改進的分離渦模擬方法、PIV測試和壓力脈動試驗研究其內部流動規律，以及葉輪與壓水室的主要幾何參數對泵內外特性的影響；通過對不同設計方案的太陽能離心泵進行外特性試驗與數值計算，結合人工神經網路，建立關死點性能預測模型，特別是關死點功率的計算與控制方法；在上述研究基礎上結合理論分析，提出具有超寬高效運行範圍的太陽能離心泵的水力設計方法。基於內流數值模擬結果，套用強流固耦合方法研究提高太陽能離心泵可靠性的設計理論與方法。.本項目旨在建立具有較小關死點功率，超寬高效運行區域和高可靠性的太陽能離心泵多工況水力設計方法。研究成果對促進我國節能減排目標的實現具有重要意義，同時也為其他類型泵的高效設計提供借鑑。
結題摘要
近年來，隨著石油、煤炭、天然氣等化石能源資源量的不斷減少，太陽能水泵的設計研究已成為當前水力機械領域研究的一個熱點。本項目力圖建立具有超寬高效運行區域，較小的關死點功率和高可靠性的太陽能離心泵的水力設計方法。項目主要研究內容和研究成果如下。（1）試驗研究了葉片出口寬度、葉片出口角、葉片數、葉片包角和葉片進口沖角對太陽能離心泵關死點揚程和關死點功率的影響，研究表明各參數對離心泵關死點揚程和功率的影響規律都較為複雜，這與各參數對關死工況下離心泵內部流動規律的影響有著極為密切的關係。（2）根據大量的實際計算數據，分析了常用的7種離心泵關死點揚程計算方法的計算精度。以比轉數作為自變數，套用一元非線性回歸分析的方法給出了各關死點揚程的計算方法的修正係數，較大地提高了太陽能離心泵關死點揚程的計算精度。實例計算表明修正後的離心泵關死點揚程的計算公式的計算結果偏差都在5%以內。（3）套用誤差反向傳播神經網路（Back Propagation，BP）建立了太陽能離心泵關死點功率的預測模型。網路的實際套用表明網路的平均預測偏差為4%，能夠滿足工程套用的要求，可為現代水泵設計中關死點功率的計算提供了理論參考。（4）基於泵內各項損失計算建立了太陽能離心泵全流量範圍內的性能預測模型。基於該性能預測模型，以傳統的單工況水力設計結果作為初始條件、多個工況下的揚程值為約束條件、多個工況點的加權平均功率值（或加權效率值最高）最小為目標，套用全局最佳化算法進行求解，從而建立了太陽能離心泵多工況水力性能最佳化設計方法。採用Isight集成Pro/E、Gambit和Fluent，實現了太陽能離心泵葉輪軸面圖多工況全自動CFD最佳化。（5）基於統計規律將一天光照標準化，建立了長期光照分布的機率密度模型，通過實驗標定建立了峰值光照與全天出水量的關係，根據機率密度模型利用Matlab生成隨機峰值光照序列，分別研究了儲水箱體積、日需水量、機率密度函式參數對系統供水可靠性的影響，並給出合理取值範圍和配置建議。 本項目共出版專著1部；發表論文24篇，其中SCI檢索5篇、EI檢索13篇；申請發明專利2項，其中授權1項；申請軟體著作權登記3項；獲省部級二等獎3項；培養碩士研究生2名、博士研究生1名。
