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基于VMD混合域特征和DBN的轴流泵故障诊断研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2024年第2期39卷 244-251页

作者：吴咏陈红勋马峥上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海200072 中国船舶科学研究中心上海分部上海200011

针对传统故障诊断方法特征提取不充分的问题,该文提出了基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的混合域特征和深度信念网络(deep belief network,DBN)的故障诊断方法。先采用VMD将故障轴流泵压力脉动信号分解成若干本... 详细信息

针对传统故障诊断方法特征提取不充分的问题,该文提出了基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的混合域特征和深度信念网络(deep belief network,DBN)的故障诊断方法。先采用VMD将故障轴流泵压力脉动信号分解成若干本征模态函数(IMF),计算了相关性较大的各IMF分量的能量值和熵值特征,并与原始信号提取的时域和频域特征组合成混合域特征。再引入遗传算法优化故障特征组合,去除冗余特征,并将优化后的故障特征输入到DBN中进行识别和分类。结果表明:与单一特征集相比,基于混合域特征的故障诊断效果更好;与支持向量机(SVM)相比,深度信念网络在故障诊断中更具优势,分类正确率可达95%。从而表明泵壳测点的压力脉动信号能够较好地反映轴流泵模型的故障特性,泵壳测点可作为故障监测点。

关键词：轴流泵故障诊断变分模态分解混合域特征遗传算法深度信念网络

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供水泵站智慧化管理系统的功能架构与实现

中国市政工程 2024年第1期 46-50,153页

作者：鄢铭王家华陈红勋朱泽辉吴咏谭昭林挺上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海200125 上海大学力学与工程科学学院上海200072 上海水泵制造有限公司上海201414

供水泵站在市政供水系统中发挥着至关重要的作用。供水泵站的安全和高效运行是保障供水系统安全性和经济性的基础。要实现供水泵站的高效运行,除了选用高效的泵站设备外,设计合理的泵站运行控制策略也是提高泵站运行效率的有效途径。要... 详细信息

供水泵站在市政供水系统中发挥着至关重要的作用。供水泵站的安全和高效运行是保障供水系统安全性和经济性的基础。要实现供水泵站的高效运行,除了选用高效的泵站设备外,设计合理的泵站运行控制策略也是提高泵站运行效率的有效途径。要保证泵站机组的安全运行,需要对泵站机组的运行状态进行实时监测和有效干预,以防止故障的发生。同时在故障出现时,应能准确诊断并加以处置,以确保安全。对于优化运行而言,要科学地分析系统的能量需求,在把握能量需求的基础上,优化供水泵站的水泵运行台数和运行参数,可实现供水泵站的高效运行;对于运行状态评估和故障诊断而言,要研究能评估泵站健康状态和故障诊断的数据监测手段,通过有效算法对泵站系统设备的健康状态进行评估。基于泵站高效和安全的需求,提出市政供水泵站智慧化管理系统的功能和软硬件架构,并结合实际案例对相关算法进行说明。研究为供水泵站智慧系统的设计和实现提供有力支持。

关键词：供水泵站智慧化管理优化运行运行状态评估故障诊断算法

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单流道泵内部非定常流动特性

机械工程学报 2005年第11期41卷 163-170页

作者：陈红勋邹雪莲上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

将叶片和蜗室作为一个整体,对单流道泵内部三维非定常流动特性进行研究,经分析提出了单流道泵内部三维非定常势流流动和三维非定常湍流流动的数值模拟方法,分别计算了单流道泵内部的速度场、压力场和叶片表面的压力分布,对进一步研究单... 详细信息

将叶片和蜗室作为一个整体,对单流道泵内部三维非定常流动特性进行研究,经分析提出了单流道泵内部三维非定常势流流动和三维非定常湍流流动的数值模拟方法,分别计算了单流道泵内部的速度场、压力场和叶片表面的压力分布,对进一步研究单流道泵内部流动具有重要意义。在此基础上计算了叶轮所受的径向力及其变化趋势,为提高单流道泵运行稳定性提供了理论依据。此外还计算了扬程、平均水功率和效率,并与试验值作对比。尽管忽略粘性使得势流计算得到的速度场在蜗壳的局部区域出现反方向流动,从而导致叶片压力面压力沿展向波动变化,但其性能曲线与试验值变化趋势一致,粘性计算结果与试验值相比,精度较高。

关键词：单流道泵势流非定常湍流径向力

格子Boltzmann方法模拟双液滴撞击液膜的流动过程

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计算物理 2010年第1期27卷 31-37页

作者：周轶郭加宏陈红勋上海大学上海市应用数学与力学研究所上海200072

采用单相自由面格子Boltzmann方法中流场计算,自由面条件和表面张力处理方法,研究双液滴撞击液膜的流动过程,实现对垂直间隔的两液滴相继撞击液膜流动过程的模拟.数值结果表明,液滴相继冲击液膜时,液滴间上下距离对液膜状态有很大的影响... 详细信息

采用单相自由面格子Boltzmann方法中流场计算,自由面条件和表面张力处理方法,研究双液滴撞击液膜的流动过程,实现对垂直间隔的两液滴相继撞击液膜流动过程的模拟.数值结果表明,液滴相继冲击液膜时,液滴间上下距离对液膜状态有很大的影响,液滴间距不同,液膜形状会出现很大差异.数值结果与实验结论定性一致.

关键词：格子Boltzmann方法自由面两相流液滴

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改善失速工况下轴流泵水力性能的研究

水力发电学报 2014年第3期33卷 292-298,310页

作者：张睿陈红勋上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

基于非定常的RANS方程,采用滤波器湍流模型对某一轴流泵模型在不同工况下的内部流场进行数值计算。通过与模型泵水力性能试验结果进行对比,发现与标准k-ε模型相比,无论在最优工况点还是在不稳定的失速工况区,滤波器湍流模型具有较高的... 详细信息

基于非定常的RANS方程,采用滤波器湍流模型对某一轴流泵模型在不同工况下的内部流场进行数值计算。通过与模型泵水力性能试验结果进行对比,发现与标准k-ε模型相比,无论在最优工况点还是在不稳定的失速工况区,滤波器湍流模型具有较高的预测精度。利用沟槽流动控制技术对进口锥管进行结构优化,研究其对轴流泵水力性能以及叶轮进口前的速度场和压力脉动的影响。结果表明,沟槽流动控制技术能够减弱叶轮进口前的预旋,提高叶轮进口入流的均匀性,同时可以有效降低叶轮进口前强烈的低频压力脉动,从而改善失速工况下轴流泵的水力性能。

关键词：流体力学轴流泵水力性能数值模拟滤波器模型失速工况

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单台轴流泵模型0°安放角的数值计算分析

水动力学研究与进展（A辑） 2009年第4期24卷 480-485页

作者：陈红勋朱兵上海大学上海市应用数学与力学研究所上海200072

作者针对一轴流泵模型,基于ANSYSCFX软件,选用标准k-ε和可伸缩壁面函数,在0o叶片安放角下,采用全六面体网格,通过网格无关性分析,选择合适的网格数,分别在定常和非定常条件下进行了多工况点的数值模拟和外特性计算。在此基础上,将数值... 详细信息

作者针对一轴流泵模型,基于ANSYSCFX软件,选用标准k-ε和可伸缩壁面函数,在0o叶片安放角下,采用全六面体网格,通过网格无关性分析,选择合适的网格数,分别在定常和非定常条件下进行了多工况点的数值模拟和外特性计算。在此基础上,将数值计算结果与物理模型实验结果进行对比,分析两者的差异,为逐步认识轴流泵CFD数值计算的精度,更好地指导工程应用提供基础。

关键词：轴流泵模型数值实验性能曲线可信度分析

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液压水闸纠偏运行的计算机监控系统设计

水利水电技术 2004年第5期35卷 124-126页

作者：郭加宏陈红勋上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

本文提出了水闸纠偏运行的计算机监控系统的设计方案;根据液压水闸升降运行特点和偏差控制要求,建立了液压水闸纠偏运行的控制原理和模式;根据液压水闸液压系统的结构组成和运行方式,运用液压流体力学分析方法,建立了闸门液压系统安全... 详细信息

本文提出了水闸纠偏运行的计算机监控系统的设计方案;根据液压水闸升降运行特点和偏差控制要求,建立了液压水闸纠偏运行的控制原理和模式;根据液压水闸液压系统的结构组成和运行方式,运用液压流体力学分析方法,建立了闸门液压系统安全运行的控制要求和模式;系统整体结构设计采用开放式分层分布计算机系统,系统整体性能优越,能精确、快速、安全地完成闸门纠偏运行计算机监控的各项要求.

关键词：液压水闸纠偏计算机监控

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基于CFD的分段翼型控制研究

排灌机械工程学报 2012年第5期30卷 513-516,557页

作者：陈红勋霍聪聪刘文梅上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072 上海大学机电工程与自动化学院上海200072

为提升流体机械在非设计工况下的性能,借鉴飞行器起飞阶段通过调节前缘缝翼来提高升阻比的思想,设计了一个可调前缘缝翼的分段翼型.利用稳态CFD模拟建立输入变量(前缘缝翼的偏转角度、重叠量和缝道宽度参数)与输出变量(翼型升阻比)之间... 详细信息

为提升流体机械在非设计工况下的性能,借鉴飞行器起飞阶段通过调节前缘缝翼来提高升阻比的思想,设计了一个可调前缘缝翼的分段翼型.利用稳态CFD模拟建立输入变量(前缘缝翼的偏转角度、重叠量和缝道宽度参数)与输出变量(翼型升阻比)之间的数值模型,通过遗传算法以不同攻角下最高升阻比为目标对各个参数进行寻优,建立了来流攻角与最优缝翼位置间的对应关系,从而为实现流动的主动控制提供理论依据.对分段翼型的研究表明:应用遗传算法优化缝翼参数能提高计算效率,其计算次数仅为全部计算的40%左右.优化的缝翼参数有效地改善了翼型的气动性能,与原始翼型相比通过调整前缘缝翼位置提高了其在大攻角下的升阻比,可为设计多工况高效流体机械提供参考思路.

关键词：分段翼型升阻比流动控制计算流体动力学遗传算法

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自航条件下船泵耦合的喷水推进特性数值分析

中国造船 2021年第1期62卷 40-49页

作者：徐锁林陈红勋马峥刘超上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海市能源工程力学重点实验室上海200072 中国船舶科学研究中心上海200011

为了研究喷水推进船航速及运动姿态对推进特性的影响,采用CFD方法,对不同航速和姿态下的一艘喷水推进三体船进行自航计算。研究发现,在不考虑姿态的变化时,随着喷水推进装置转速的提高,航速提高,喷水推进装置导叶通道内贴近吸力面一侧... 详细信息

为了研究喷水推进船航速及运动姿态对推进特性的影响,采用CFD方法,对不同航速和姿态下的一艘喷水推进三体船进行自航计算。研究发现,在不考虑姿态的变化时,随着喷水推进装置转速的提高,航速提高,喷水推进装置导叶通道内贴近吸力面一侧流动分离减轻,推进性能提高。当航速和转速不变,仅改变运动姿态时,随着艏倾的增大,喷水推进装置入口处船底边界层变厚,动量影响系数减小,流道内流动不均匀性改善,而且推力增加;随着船体吃水深度的增加,喷水推进装置性能变化不明显,而当吃水深度过小时会引发空气吸入,性能将严重下降。这项目研究为喷水推进装置的优化设计及其与船体的匹配提供了有益参考。

关键词：喷水推进装置航速姿态推进性能数值模拟