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低比转速泵反转液力透平性能预测及流道结构优化

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低比转速泵反转液力透平性能预测及流道结构优化

作者：夏正廷兰州理工大学

学位级别：硕士

液力透平是一种液体余压能量回收装置,可回收过程工业流程中高压液体的残余能量。泵反转作液力透平价格低廉、结构简单、型式多样、检查维护方便,应用最为广泛。对于泵反转液力透平而言,泵工况与透平工况之间性能换算关系是透平选型设... 详细信息

液力透平是一种液体余压能量回收装置,可回收过程工业流程中高压液体的残余能量。泵反转作液力透平价格低廉、结构简单、型式多样、检查维护方便,应用最为广泛。对于泵反转液力透平而言,泵工况与透平工况之间性能换算关系是透平选型设计的关键,但低比转速泵反转作液力透平现有的性能换算关系式均不准确。此外,低比转速离心泵采用加大流量设计时,一般选用较大的叶轮出口宽度和叶片出口安放角。这导致其反转作液力透平时导致叶间流道收缩严重,效率低。基于此,本课题开展了低比转速泵反转液力透平性能换算关系修正方法、叶间流道流道收缩程度及叶片排挤程度对液力透平水力性能影响等方面的研究。主要工作内容及结论如下:1、分析了速度滑移和放大系数对低比转速泵反转液力透平性能换算关系的影响,提出一种性能换算的修正方法。采用计算流体动力学软件Fluent17.0对比转速为33～86的8台液力透平进行数值计算,得到其扬程、流量换算关系的修正系数。进一步建立了该修正系数与比转速的数学关系。通过已公开的7台低比转速泵反转液力透平试验结果验证,采用该修正系数计算的流量比与扬程比,比其他方法误差约减小3%5%。2、以比转速为47的离心泵反转作液力透平为研究对象,采用CFD数值模拟方法研究不同叶片数时叶间流道收缩角对液力透平水力性能的影响。结果发现,随着叶片间流道当量收缩角的减小,透平最优效率明显提高。内流场分析发现,增加叶轮叶片数可使相邻叶片间的收缩程度减小,且增加了叶轮内流体与叶片的接触面的个数,从而使得叶片对流体的控制增强,叶轮流道内流动分离减弱,有效的改善了叶轮内的流动,从而使叶轮内的水力损失降低。3、以4叶片液力透平为研究对象,采用CFD数值模拟方法研究堵塞流道时叶片排挤系数对液力透平水力性能的影响。研究发现,叶间流道收缩角对液力透平效率的影响较大,叶片排挤对其并无明显影响。随着叶片排挤系数减小,液力透平最优工况向小流量工况偏移,当叶片排挤系数为0.49时,这一变化最为明显。叶轮内流场分析可以得出,随叶片排挤系数的减小,使叶片间流道扩收缩程度减小,叶片对流体的约束增强,叶轮流道内由惯性引起的速度滑移及由二次流引起的水力损失减小,叶轮的做功能力增强,透平的效率提升。当叶片排挤系数为0.49时,在小流量工况可有效改善叶轮内部流动。

关键词：泵反转液力透平低比转速换算关系修正系数叶间流道收缩角叶片排挤系数

举升式石油钻机猫道机的模块化结构分析与设计

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中国设备工程 2023年第6期 149-151页

作者：李世伟于芬夏正廷邢冠梅兰州信息科技学院甘肃兰州730300 甘肃省兰州公路事业发展中心甘肃兰州730000

为了匹配石油钻机整体设备的自动化、结构化、模块化,以举升式石油钻机猫道机为研究对象,对其进行模块化结构分析和设计,提出猫道机模块化结构组成和设计思路。本设计将举升式猫道机的结构分解为四大组成模块:基础模块、辅助模块、功能... 详细信息

为了匹配石油钻机整体设备的自动化、结构化、模块化,以举升式石油钻机猫道机为研究对象,对其进行模块化结构分析和设计,提出猫道机模块化结构组成和设计思路。本设计将举升式猫道机的结构分解为四大组成模块:基础模块、辅助模块、功能模块、特种模块。每个组成模块又由若干个不同功能的子模块构成,同时搭建子模块的图形和参数数据库,根据石油钻机的类型和用户需求,可以快速调用模块搭建产品和实现系列化产品设计。同时,综合考虑石油钻采全套设备的自动化和模块化,利用猫道机子模块中的连接模块实现猫道机与石油钻机之间的相互连接,猫道机功能模块与其他钻采设备之间的互通和连接。

关键词：石油钻机举升式猫道机模块化数据库快速移运

探讨能源与动力工程专业卓越工程师培养模式研究与实践

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探讨能源与动力工程专业卓越工程师培养模式研究与实践

2023教育理论与管理第三届“创新教育与精准管理高峰论坛”

作者：钱隆夏正廷焦涛孙晓微杨立超兰州信息科技学院

伴随社会的不断发展,各大院校应该结合学校与专业的发展要求,在能源与动力工程专业开展"卓越工程师培养计划",院校应该发挥出自身的学科优势,制定出适合本专业的卓越工程师培养方案。通过落实期间的不足与弊端可知,院校应该将校内教学... 详细信息

伴随社会的不断发展,各大院校应该结合学校与专业的发展要求,在能源与动力工程专业开展"卓越工程师培养计划",院校应该发挥出自身的学科优势,制定出适合本专业的卓越工程师培养方案。通过落实期间的不足与弊端可知,院校应该将校内教学和校外实践相结合、校内实习和校外实习相结合、设计环节和课外科技相结合,借此给教师与学生提供一个良好的教学环境,在提升学生整体素质的同时,为我国输送更多具备创新能力的高级工程人才。下面就目前能源与动力工程专业卓越工程师培养当中对实践能力的要求进行分析,并针对能源与动力工程专业卓越工程师培养模式展开研究,提出一些有效的措施,以供参考。

关键词：能源与动力工程专业卓越工程师培养模式

来源： cnki会议评论

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泵反转液力透平速度滑移的计算与分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2017年第9期45卷 64-68页

作者：王晓晖杨军虎夏正廷郭艳磊兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃省流体机械及系统重点实验室甘肃兰州730050

针对离心泵反转液力透平(PAT),采用RNGk-ε湍流数值模拟分析了泵工况(正转)与透平工况(反转)的速度滑移特性,揭示了滑移系数的变化规律,提出了考虑滑移系数时计算PAT泵工况与透平工况扬程换算关系的新方法.结果表明:随着流量增加,泵工... 详细信息

针对离心泵反转液力透平(PAT),采用RNGk-ε湍流数值模拟分析了泵工况(正转)与透平工况(反转)的速度滑移特性,揭示了滑移系数的变化规律,提出了考虑滑移系数时计算PAT泵工况与透平工况扬程换算关系的新方法.结果表明:随着流量增加,泵工况滑移系数增大,透平工况滑移系数减小.速度滑移引起叶轮内的附加水力损失,透平工况流量大于额定流量时,其滑移系数小,叶轮内附加水力损失小,这是液力透平大流量时效率高的原因之一.采用PAT换算关系新方法计算了不同比转速下的6个PAT算例的扬程换算值,并将结果与未考虑滑移系数的方法比较,经实验验证该方法的平均误差约减小5%~20%.

关键词：离心泵液力透平速度滑移滑移系数换算关系

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叶轮流速系数对泵正反转性能参数比的影响

航空动力学报 2019年第2期34卷 495-502页

作者：王晓晖杨军虎夏正廷苗森春史凤霞兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050

为研究叶轮流速系数对离心泵反转作液力透平(PAT)泵工况和透平工况水力性能参数比的影响,采用renormalization group(RNG)k-ε湍流模型,通过计算流体动力学软件CFX计算了比转速为23～225的20个PAT叶轮单流道模型的流速系数,揭示了泵工... 详细信息

为研究叶轮流速系数对离心泵反转作液力透平(PAT)泵工况和透平工况水力性能参数比的影响,采用renormalization group(RNG)k-ε湍流模型,通过计算流体动力学软件CFX计算了比转速为23～225的20个PAT叶轮单流道模型的流速系数,揭示了泵工况和透平工况流速系数的分布规律,建立了考虑流速系数的PAT泵工况与透平工况扬程比和流量比。结果表明:PAT透平工况叶轮流速系数大于泵工况。通过对不同比转速的6台工业PAT的外特性实验表明:与Stepanoff等提出的方法相比,考虑流速系数时PAT水力性能参数比与实验结果最为接近,其扬程比平均误差为5.38%,流量比平均误差为5.16%。该成果为PAT的选型设计和性能预测提供理论支撑。

关键词：余压回收离心泵离心泵反转作液力透平叶轮流量流速系数

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反转泵液力透平速度滑移机理

机械工程学报 2018年第24期54卷 189-196页

作者：王晓晖杨军虎郭艳磊夏正廷苗森春兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室兰州730050

速度滑移对液力透平的水力性能和内流特性有一定影响。以反转泵液力透平为研究对象,评估不同湍流模型对液力透平水力性能影响的敏感性,通过数值模拟与试验值误差分析发现,采用RNG k-ε湍流模型预测液力透平水力性能具有较高的可信度。选... 详细信息

速度滑移对液力透平的水力性能和内流特性有一定影响。以反转泵液力透平为研究对象,评估不同湍流模型对液力透平水力性能影响的敏感性,通过数值模拟与试验值误差分析发现,采用RNG k-ε湍流模型预测液力透平水力性能具有较高的可信度。选用RNG k-ε湍流模型和CFX17.0,分析透平内速度滑移机理及速度滑移量化指标,进一步对比液力透平和离心泵速度滑移的大小及流动机理。研究发现:液力透平叶轮内存在速度滑移现象,速度滑移导致透平水头降低,并诱发了附着于叶片工作面的旋涡。透平滑移系数随比转速变化而变化,数值在0.2～0.4。比较反转泵液力透平透平工况与泵工况的滑移系数发现:当比转速大于50时,透平工况的滑移系数比泵工况的小,比转速低于50时,出现了透平工况滑移系数高于泵工况的情形。

关键词：能量回收液力透平离心泵速度滑移滑移系数

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低比转速泵反转透平性能换算修正方法

流体机械 2019年第10期47卷 24-29页

作者：王晓晖夏正廷敏政郝艳匡开林兰州理工大学能动学院兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室兰州730050

离心泵反转作透平(PAT)可回收液体能量。泵工况和透平工况流量、扬程换算关系Ht/Hp、Qt/Qp是PAT选型设计与性能预测的关键,而现有的换算关系对低比转速PAT误差较大。通过分析放大系数及速度滑移对低比转速PAT性能换算关系的影响,得到一... 详细信息

离心泵反转作透平(PAT)可回收液体能量。泵工况和透平工况流量、扬程换算关系Ht/Hp、Qt/Qp是PAT选型设计与性能预测的关键,而现有的换算关系对低比转速PAT误差较大。通过分析放大系数及速度滑移对低比转速PAT性能换算关系的影响,得到一种性能换算的修正方法。对比转速为33~86的8台PAT采用数值模拟软件FLUENT 17.0进行数值计算,分别得出其扬程、流量换算关系的修正系数。该修正系数与比转速的关系通过多项式拟合得到。采用已公开的7台低比转速PAT试验结果验证,与其他方法相比采用该修正系数计算的Ht/Hp、Qt/Qp误差约减小3%~15%。针对低比转速PAT的选型设计和性能预测该方法可提供理论指导。

关键词：离心泵泵反转液力透平低比转速换算关系修正系数

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石油钻机自动化猫道优化设计策略

当代化工研究 2021年第2期 78-79页

作者：李世伟于芬夏正廷钱隆顾生琴兰州理工大学技术工程学院甘肃730000 兰州公路局中川公路段甘肃730000

当前,我国自动化科学技术发展迅速,特别是在石油钻机中的应用,进一步推动了我国钻机制造技术的发展,对钻机主设备中的自动送钻、交流变频控制系统等设备都进行了相应研究,以此进一步提升了钻机设备在石油工程中的自动化,但对钻机外围辅... 详细信息

当前,我国自动化科学技术发展迅速,特别是在石油钻机中的应用,进一步推动了我国钻机制造技术的发展,对钻机主设备中的自动送钻、交流变频控制系统等设备都进行了相应研究,以此进一步提升了钻机设备在石油工程中的自动化,但对钻机外围辅助设备的自动化研究相对比较少,就其中的钻杆坡道、猫道等属于独立性部件,不便对其进行频繁拆除、安装、运输等作业,也不能实现自动化朝向钻台进行送入单根和下放钻杆等相应功能。在整个钻机作业过程中,存在对钻具丝扣的保护程度不足,钻井工作人员的工作量比较大,操作中存在一定的安全隐患问题,加快对钻机外围辅助设备进行优化设计是当前石油钻机技术发展中需要重点探讨的问题。本文就其中的自动化猫道优化设计策略进行探讨,以此为相关人士提供参考。

关键词：石油钻机自动化猫道优化设计

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课堂德育评估的基本路径与范例分析

上海师范大学学报（哲学社会科学版） 2024年第1期53卷 116-130页

作者：夏正江上海师范大学教育学院上海200234

课堂是教师“立德树人”“学会育人”的重要场域。课堂德育是学校德育的基本形式,它包括“课程育人”和“教学育人”两个方面。如何对教师的课堂德育能力进行有效的评估,一直是个难题,国内现有的相关研究并不多见。文章主要关注和聚焦... 详细信息

课堂是教师“立德树人”“学会育人”的重要场域。课堂德育是学校德育的基本形式,它包括“课程育人”和“教学育人”两个方面。如何对教师的课堂德育能力进行有效的评估,一直是个难题,国内现有的相关研究并不多见。文章主要关注和聚焦教学层面的课堂德育及其评估,对国际上近几十年来有关课堂德育评估研究的主要成果、前沿进展及发展趋势进行了介绍与分析,从中概括提炼出4条基本的课堂德育评估路径,即自陈式问卷调查评估、以课堂观察为基础的表现性评估、指向课堂的情境判断测验、促进社会情感学习的课堂氛围评估,并借此对课堂德育评估的关键问题“评什么“”如何评”进行了总结与评析。

关键词：课堂德育德育评估评估路径与范例