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应急供水多级泵意外停机水力过渡过程瞬态特性

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农业工程学报 2024年第4期40卷 72-81页

作者：司乔瑞夏欣武凯鹏邓凡杰袁寿其江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

应急供水多级泵的意外停机会引起系统性能参数的剧烈变化,严重威胁供水安全。为了探究多级泵停机水力过渡过程内部流场的瞬态效应,该研究建立了基于叶轮转动平衡方程的泵停机过程转速预测方法,数值模拟分析了意外停机过程中多级泵内部... 详细信息

应急供水多级泵的意外停机会引起系统性能参数的剧烈变化,严重威胁供水安全。为了探究多级泵停机水力过渡过程内部流场的瞬态效应,该研究建立了基于叶轮转动平衡方程的泵停机过程转速预测方法,数值模拟分析了意外停机过程中多级泵内部流动特性。研究结果表明:在意外停机过程中,多级泵分别经历水泵工况、制动工况、反转工况以及飞逸工况4个阶段,转速呈现先减小至0后沿负方向增大的趋势,最后稳定在飞逸转速-4210 r/min附近;流量呈现先减小至0后沿负方向增大的趋势,然后再沿正方向增大,最终稳定在飞逸流量-14.32 kg/s附近;扭矩呈现先减小再增加,最后减小并稳定在零点附近。泵内流量和转速的大小、方向不断变化引起叶轮流道内流体的流动分离和回流,伴随着涡的形成、发展和破碎等时空演变;熵产值的变化与多级泵内不稳定流动密切相关,由湍流耗散所带来的损失起主导作用,在达到飞逸工况后湍流耗散熵产占比约65.2%,能量损失主要发生在叶轮流道内,且制动工况中内流场的损失较大;多级泵首级流道内监测点压力变化最为剧烈,各级监测点的压力脉动系数波动幅值随着级数的增加呈减小趋势;压力脉动振幅主导频率与多级泵转速呈现正相关关系,主导分量对应于叶轮流道的叶片通过频率,且沿着流体流动方向压力脉动频率振幅逐渐增大,压力脉动的频率特性可以反应出意外停机过程中流量的不稳定变化。研究成果可为应急供水系统安全稳定运行提供理论指导。

关键词：离心泵瞬态效应内部流动意外停机熵产分析

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射流撞击式低压喷头设计与水力性能试验

农业工程学报 2024年第6期40卷 220-227页

作者：王子鑫蒋跃潘绪伟王莉莎江苏大学流体机械工程技术研究中心镇江212013

为分散喷头主射流,提高喷头的喷洒均匀度,使喷头适用于农业低压喷灌,该研究结合射流与撞击流提出了一种射流撞击式旋转喷头。首先对比了射流撞击喷头与射流不撞击喷头的水力性能,通过正交试验分析了各结构参数值对射程和组合均匀系数的... 详细信息

为分散喷头主射流,提高喷头的喷洒均匀度,使喷头适用于农业低压喷灌,该研究结合射流与撞击流提出了一种射流撞击式旋转喷头。首先对比了射流撞击喷头与射流不撞击喷头的水力性能,通过正交试验分析了各结构参数值对射程和组合均匀系数的影响,得到副喷嘴结构优化参数,最后将优化后的射流撞击喷头与改进前的传统15PY2喷头进行水力性能及水滴粒径分布对比。研究结果表明,射流撞击使射程末端水量高点降低,同时射程得到提升,射程平均提升4.39%,在相同压力及组合间距下覆盖范围更大。影响喷头工作性能的结构参数依次为副喷管长度、副喷嘴进口锥角、副喷管内径、副喷嘴仰角,而副喷嘴仰角对射程与组合均匀系数影响最大,15型射流撞击喷头最佳结构参数组合为:副喷管长度20 mm、副喷嘴进口锥角55°、副喷管内径6 mm、副喷嘴仰角33°。射流撞击喷头在压力150~300 kPa下组合均匀系数和综合评分均高过传统15PY2喷头,组合均匀系数平均提升4.84%,综合性能平均提升4%,证明了射流撞击应用于旋转式喷头具有优势。在射程前中段,150和250 kPa下射流撞击喷头水滴直径更大;在射程后段,150 kPa下射流撞击喷头水滴直径更大,但在250 kPa下水滴直径更小。研究所得到的喷头结构及结论可为后续研究射流撞击对水力性能的影响提供参考。

关键词：灌溉喷嘴水力性能射流撞击正交试验

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叶片数对无轴泵喷推进器性能的影响

国防科技大学学报 2024年第1期46卷 212-221页

作者：谈明高胡胜刘厚林马皓晨朱智朋江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013 江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

为丰富无轴泵喷推进器噪声性能优化理论,研究了叶片数对无轴泵喷推进器性能的影响,重点探究了不同叶片数下无轴泵喷推进器内的压力脉动变化规律。基于计算流体力学中的有限体积法离散RANS方程,应用RNG k-ε湍流模型封闭计算模型,采用SIM... 详细信息

为丰富无轴泵喷推进器噪声性能优化理论,研究了叶片数对无轴泵喷推进器性能的影响,重点探究了不同叶片数下无轴泵喷推进器内的压力脉动变化规律。基于计算流体力学中的有限体积法离散RANS方程,应用RNG k-ε湍流模型封闭计算模型,采用SIMPLEC进行压力-速度耦合,对不同叶片数下的无轴泵喷推进器内部流场进行了非定常数值模拟计算,并对计算结果进行了详细的对比分析。研究结果表明:随叶片数的增加,无轴泵喷推进器模型的扬程、效率和推力均逐渐增大,叶片表面压力分布更加均匀,叶轮轮缘和中部的压力脉动均明显降低,叶轮进出口主频处的压力脉动幅值从轮缘向中心逐渐减小。

关键词：无轴泵喷推进器数值模拟叶片数内部流动压力脉动

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设计流速对管道灌溉系统年费用的影响

节水灌溉 2024年第2期 83-87,104页

作者：庞懿元汤攀李红梁琪赵晶江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013

管道输水灌溉作为智慧农业的重要组成部分,高昂的建设和运行费用限制了其推广。在水头损失、灌溉时长和管径选择的约束下,建立了灌溉年费用优化模型,在2.0~5.0 m/s的流速区间内,以步长0.1 m/s进行年费用优化,探究设计流速对灌溉年费用... 详细信息

管道输水灌溉作为智慧农业的重要组成部分,高昂的建设和运行费用限制了其推广。在水头损失、灌溉时长和管径选择的约束下,建立了灌溉年费用优化模型,在2.0~5.0 m/s的流速区间内,以步长0.1 m/s进行年费用优化,探究设计流速对灌溉年费用的影响。另外,针对传统遗传算法收敛不稳定的情况,对算法进行了结构调整,舍弃交叉算子的同时设计了双重选择算子和并行变异算子,提高了算法的鲁棒性。结果表明,在2.0~2.7 m/s的设计流速区间内,灌溉年费用随着设计流速的增加而逐渐降低,灌溉费用节约率可达7.2%;而当流速大于2.7 m/s时,进一步提高流速约束对灌溉年费用并没有实质性影响。上述结论为设计流速的选择提供了理论参考,对降低灌溉费用具有积极效果。

关键词：管道灌溉设计流速管网费用运行能耗遗传算法

长期饥饿下厌氧氨氧化反应器的启动与恢复性能

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环境科学 2024年第7期45卷 4074-4081页

作者：冯帆唐溪唐崇俭柴立元中南大学冶金与环境学院国家重金属污染防治工程技术研究中心

厌氧氨氧化菌生长缓慢，其富集过程困难，是限制厌氧氨氧化技术应用的瓶颈.因基质供应不足导致的功能菌长期饥饿使厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应器稳定运行面临更大挑战.从长期饥饿的视角出发，重新审视厌氧氨氧化反应器的启动和恢复性能... 详细信息

厌氧氨氧化菌生长缓慢，其富集过程困难，是限制厌氧氨氧化技术应用的瓶颈.因基质供应不足导致的功能菌长期饥饿使厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应器稳定运行面临更大挑战.从长期饥饿的视角出发，重新审视厌氧氨氧化反应器的启动和恢复性能、揭示其抗性机制具有现实意义.分别采用硝化和反硝化污泥在不同运行条件下成功启动了厌氧氨氧化反应器，分析了长期饥饿后不同启动策略下反应器的恢复性能，及污泥对长期饥饿的耐受机制.结果表明，接种反硝化污泥的反应器采用高基质浓度低流速运行更稳定，运行85 d后NH4+-N、NO2--N和总氮去除率分别高达98.7%、99.3%和89.3%；但长期饥饿（144 d）后采用低基质浓度高流速运行的氮去除性能更优，NH4+-N、NO2--N和总氮去除率可在30 d后分别恢复至99.8%、99.8%和93.6%.研究发现，饥饿期胞外多聚物将厌氧氨氧化菌包裹，有助于保持细胞完整以抵抗长期饥饿胁迫；nir S、hzs A和hdh基因的表达，保证了亚硝酸盐/一氧化氮氧化还原酶、联氨合成酶和联氨脱氢酶的合成，有助于维持厌氧氨氧化活性.饥饿恢复前后厌氧氨氧化菌属的相对丰度无显著差异，其中Candidatus Kuenenia经30 d恢复后相对丰度提升86%以上，表明其对长期饥饿更具耐受性.

关键词：厌氧氨氧化(ANAMMOX) 启动性能恢复性能饥饿菌群变化抗性

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硬件集合通信中聚合树构建方法

计算机研究与发展 2024年第2期61卷 503-517页

作者：陈淑平尉红梅王飞李祎何王全漆锋滨国家并行计算机工程技术研究中心北京100190

传统的MPI (message passing interface)集合通信是基于点到点消息实现的,性能较低;而硬件集合通信具有性能高、CPU占用率低等优点,正受到越来越多的关注.硬件集合通信中,聚合树对集合通信性能具有至关重要的影响.研究了影响硬件集合通... 详细信息

传统的MPI (message passing interface)集合通信是基于点到点消息实现的,性能较低;而硬件集合通信具有性能高、CPU占用率低等优点,正受到越来越多的关注.硬件集合通信中,聚合树对集合通信性能具有至关重要的影响.研究了影响硬件集合通信性能的因素,提出了硬件集合通信开销模型,并以此为基础提出了构建硬件集合通信聚合树的方法.该方法主要包括3个部分:1)根据操作类型、聚合数据包大小等确定聚合树类型及聚合树宽度,从而在网络传输开销与数据计算开销之间取得平衡;2)提出了最小高度分层k项Ⅰ型聚合树构建方法,降低了跨组聚合包的个数;3)提出了构建最小代价Ⅱ型聚合树的方法,减少所使用的交换机数量.在神威互连网络中对聚合树构建方法进行了全面测试,当存在网络噪声的情况及分层k项Ⅰ型聚合树构建方法下的消息延迟相比传统构建方法下降了24%~89%;典型通信模式时,最小代价Ⅱ型聚合树使用的交换机聚合条目数相比优化前下降了约90%.

关键词： MPI集合通信聚合树开销模型高速互连高性能计算

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申威众核处理器访存与通信融合编译优化

软件学报 2024年第6期35卷 2648-2667页

作者：方燕飞李雁冰董恩铭王云飞刘齐国家并行计算机工程技术研究中心北京100190

申威众核片上多级存储层次是缓解众核“访存墙”的重要结构.完全由软件管理的SPM结构和片上RMA通信机制给应用性能提升带来很多机会,但也给应用程序开发优化与移植提出了很大挑战.为充分挖掘片上存储层次特点提升应用程序性能,同时减轻... 详细信息

申威众核片上多级存储层次是缓解众核“访存墙”的重要结构.完全由软件管理的SPM结构和片上RMA通信机制给应用性能提升带来很多机会,但也给应用程序开发优化与移植提出了很大挑战.为充分挖掘片上存储层次特点提升应用程序性能,同时减轻用户编程优化负担,提出一种多级存储层次访存与通信融合的编译优化方法.该方法首先设计融合编译指示,将程序高层信息传递给编译器.其次构建编译优化收益模型并设计启发式循环优化方案迭代求解框架,并由编译器完成循环优化方案的求解和优化代码的变换.通过编译生成的DMA和RMA批量数据传输操作,将较低存储层次空间中高访问延迟的核心数据批量缓冲进低访问延迟的更高存储层次空间中.在3个典型测试用例上进行优化实验测试与分析,结果表明所提出的优化在性能上与手工优化相当,较未优化版程序性能有显著提升.

关键词：申威众核处理器多级存储层次 RMA通信并行语言编译优化

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基于流动诱导噪声的喷水推进泵进水流道优化

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 100-105页

作者：谈明高胡胜吴贤芳刘厚林江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013 江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013

为降低喷水推进泵流动诱导噪声,以进水流道倾斜直管的倾斜角、唇部圆角半径、纵向总长、过渡弯管半径及进水口形状为优化参数,对进水流道结构进行了组合优化.基于分离涡混合模拟和声学有限元方法建立了喷水推进泵流动诱导噪声数值计算方... 详细信息

为降低喷水推进泵流动诱导噪声,以进水流道倾斜直管的倾斜角、唇部圆角半径、纵向总长、过渡弯管半径及进水口形状为优化参数,对进水流道结构进行了组合优化.基于分离涡混合模拟和声学有限元方法建立了喷水推进泵流动诱导噪声数值计算方法,并通过试验结果验证了数值计算方法的可靠性.基于数值计算,分析了不同进水流道方案下喷水推进泵的水动力性能、压力脉动特性和流动诱导噪声特性.结果表明:最优方案下喷水推进泵推力提高0.103%,扭矩提高7.7%;压力脉动幅值整体下降;流动诱导噪声主频处声压级幅值下降1.8 dB,全频段总声压级下降1.0 dB,中低频段和高频段总声压级分别下降1.0 dB和3.5 dB.

关键词：喷水推进泵进水流道压力脉动流动诱导噪声优化

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超高层泵管组装及快速连接技术研究

建设机械技术与管理 2024年第3期37卷 40-41页

作者：石先中於劲林李庶国家混凝土机械工程技术研究中心湖南长沙410013

现有超高层建筑的混凝土泵送中,混凝土输送管连接采用人工测量及试装的方式,效率低且准确性差。本研究设计了一套泵管组装及快速连接系统,可以实现与布料机的模块化快速连接、提模平台水平泵管的手动顶升及下降、提模平台下方泵管完成... 详细信息

现有超高层建筑的混凝土泵送中,混凝土输送管连接采用人工测量及试装的方式,效率低且准确性差。本研究设计了一套泵管组装及快速连接系统,可以实现与布料机的模块化快速连接、提模平台水平泵管的手动顶升及下降、提模平台下方泵管完成组装后一键自动调整水平泵管高度至合适位置,从而保证水平管与垂直管的精确、快速连接。

关键词：超高层泵管组装快速连接