论文部分内容阅读
目前,我国石油化工、钢铁等领域存在大量的高压余能,通常采用反转泵模式液力透平来加以回收利用。反转泵模式液力透平具有结构简单、容易获得的优点,且已实现了BP神经网络对性能的快速预测。但反转泵模式液力透平具有级数多、尺寸大、效率低、高效工作范围窄、稳定性差等缺点,BP神经网络对其性能的预测误差较大。研究表明,超低比转速水轮机模式液力透平虽可以解决反转泵模式上述结构上的问题,但其转轮几何参数对效率、水头影响因素大小研究还不太深入;效率、水头最大影响因素的改变对超低比转速水轮机模式液力透平性能的影响规律需要进一步的研究;超低比转速水轮机模式液力透平流道结构复杂,性能快速预测方面存在:需要寻找预测效果较好的优化算法来优化神经网络、缺乏预测用的基础数据等问题。因此,本文针对转轮几何参数对超低比速水轮机模式液力透平的性能影响因素大小的确定、因素的改变对超低比转速水轮机模式液力透平性能的影响规律以及性能快速预测展开研究。(1)基于正交实验设计理论,采用极差分析法对超低比速水轮机模式液力透平水头、效率的几何影响因素进行研究,得出进口安放角是对效率最大影响因素、转轮进口直径是对水头最大影响因素,由此建立效率最优、水头最优两个超低比速水轮机模式液力透平模型,采用CFD流体仿真软件对水头最优方案、效率最优方案进行流场计算,并进行外特性和内特性分析。(2)转轮是液力透平的重要过流部件,在转轮叶片进口安放角、转轮进口直径、转轮出口直径、转轮进口宽度、转轮叶片数等参数中,转轮叶片进口安放角对效率影响最大,转轮进口直径对水头影响最大,故采用转轮叶片进口安放角为100°、110°、120°三种不同参数建立超低比转速水轮机模式液力透平模型,采用转轮进口直径为490、500、510三种不同参数,分别建立超低比转速水轮机模式液力透平模型,对比数值模拟结果,得到转轮叶片进口安放角、转轮进口直径对超低比速水轮机模式液力透平效率、水头影响规律。(3)采用正交实验方法构造超低比转速水轮机模式液力透平流道结构及过流部件参数模型矩阵,并进行CFD数值计算,由此得到预测用的基础数据;结合BP算法局部搜索的快速性和GA算法全局收敛性,建立GA优化BP网络初始权值和阈值的GA-BP神经网络提高网络收敛速度、预测能力与预测精度,实现超低比转速水轮机模式液力透平性能的快速预测。