考虑旋转效应的离心式叶轮水力阻尼特性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51879266
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0904.水力机械及系统
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Hydrodynamic damping is a phenomenon of mechanical energy dissipation when a dynamic system operates in a fluid environment. Specific to a pump, it is the process that the relative motion of the impeller and the fluid produces energy dissipation, and the amplitude of the vibration attenuates continuously. As one of the key parameters of the fluid induced vibration and fatigue life prediction, the hydrodynamic damping characteristics are still lack of scientific description and in-depth investigation. The research target is to establish a hydrodynamic damping prediction method of a centrifugal impeller with the consideration of rotation effect. In view of the influence of rotation effect on hydraulic damping of a centrifugal impeller, the experimental method is mainly used to break through the relationship between the single mode synergistic excitation and the responses of rotating impeller structure in fluid environment. The hydrodynamic damping characteristics under the low order mode of the impeller structure in the rotating condition to be investigated, in combination with the earlier experimental results of the hydrofoil. Based on the methods of theoretical analysis and numerical calculation, the problems of numerical damping equivalent by adjusting the initial damping and calculation time step are emphatically to be broken through, and the rotation effect correction are to be realized for both structure and fluid domain with Coriolis force. Finally, taking a large centrifugal pump as the analysis object, the hydrodynamic damping characteristic calculation of impeller structure with full channel flow field excitation is to be realized, and the influence of the operating conditions on the hydrodynamic damping characteristics of the impeller is to be analyzed. The investigation results to provide a scientific support for the structural design of the large centrifugal pump impeller in industry.
水力阻尼是动态系统由于水介质的原因引起机械能耗散的现象。具体到水泵中,是叶轮与流体相对运动产生能量耗散,振动幅度不断地衰减的过程。水力阻尼是决定水泵振动幅值和疲劳寿命预测精度的关键参数,至今仍缺乏对其规律的科学描述与深入研究。本项目的研究目标是建立一种考虑旋转效应的离心式叶轮水力阻尼预测方法。为实现这一目标,必须针对离心式叶轮旋转效应对水力阻尼影响问题,以实验研究为主要手段,重点突破旋转叶轮结构单一模态协同激励与响应关系的问题,结合水翼实验结果,研究旋转条件下叶轮结构低阶模态下的水力阻尼特性。采用理论分析和数值计算相结合的方法,重点突破初始阻尼、时间步长与数值阻尼的等效关系难题,实现科氏力对流场和结构场双重影响的旋转修正。最后,以大型离心泵为分析对象,实现基于全流道流场激励下的叶轮结构水力阻尼特性计算,分析多种典型流动状态对水泵水力阻尼特性的影响,为大型离心泵叶轮结构设计提供科学依据。

结项摘要

叶轮与流体相对运动产生能量耗散产生水力阻尼效应。水力阻尼是决定水泵振动幅值和疲劳寿命预测精度的关键参数。本项目针对离心式叶轮旋转效应对水力阻尼影响问题,以实验研究为主要手段,重点突破旋转叶轮结构单一模态协同激励与响应关系的问题,结合水翼实验结果,提出了一种旋转叶轮结构的水下瞬态动力学响应测试方法,并基于该测试方法和数值模拟,揭示了旋转条件下水介质环境中离心式叶轮结构的水力阻尼特性,获得旋转叶轮结构的水力阻尼参数实验值。研究旋转条件下叶轮结构低阶模态下的水力阻尼特性。采用理论分析和数值计算相结合的方法,重点突破初始阻尼、时间步长与数值阻尼的等效关系难题,实现科氏力对流场和结构场双重影响的旋转修正。构建了一种考虑旋转效应的水力阻尼数值预测方法,建立了关键计算参数的定量化确定方法,解决了离心式叶轮的水力阻尼参数精准预测问题。最后,以大型离心泵为分析对象,实现基于全流道流场激励下的叶轮结构水力阻尼特性计算,分析多种典型流动状态对水泵水力阻尼特性的影响,揭示了典型工况下大型离心泵叶轮的水力阻尼特性,构建了工况参数与水力阻尼参数的关系,为大型离心泵叶轮结构设计提供科学依据。项目研究目标已全部实现,已发表学术论文28篇,其中SCI/EI收录25篇;获得授权发明专利5项,获得软件著作权4项;获2021年农业农村部神农优秀创新团队奖(排名第3)。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(5)
Effects of Lean Mode of Blade Trailing Edge on Pressure Fluctuation Characteristics of a Vertical Centrifugal Pump With Vaned Diffuser
叶片后缘倾斜模式对立式导叶离心泵压力脉动特性的影响
  • DOI:
    10.1115/1.4051386
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    JOURNAL OF FLUIDS ENGINEERING-TRANSACTIONS OF THE ASME
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Yongshun Zeng;Zhifeng Yao;Ran Tao;Weichao Liu;Ruofu Xiao
  • 通讯作者:
    Ruofu Xiao
Fluid-Structure Interaction Effects of a Partially Immersed, Cantilevered Hydrofoil
部分浸没的悬臂水翼的流固耦合效应
  • DOI:
    10.1115/1.4051859
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Fluids Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yongshun Zeng;Xin Qi;Lingfeng Shu;Zhifeng Yao;Lingjiu Zhou;Fujun Wang
  • 通讯作者:
    Fujun Wang
Numerical studies of the hydrodynamic damping of a vibrating hydrofoil in torsional mode
扭转模式下振动水翼的流体动力阻尼数值研究
  • DOI:
    10.1007/s42241-021-0019-7
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Journal of Hydrodynamics
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Yongshun Zeng;Zhifeng Yao;Biao Huang;Fujun Wang;Qin Wu;Ruofu Xiao;Guoyu Wang
  • 通讯作者:
    Guoyu Wang
Experimental and Numerical Investigations of Vibration Characteristics Induced by Pressure Fluctuations in a Parallel Operating Pumping System
并联运行泵送系统压力波动引起的振动特性的实验和数值研究
  • DOI:
    10.1061/(asce)hy.1943-7900.0001894
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    Journal of Hydraulic Engineering
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Yongshun Zeng;Zhifeng Yao;Fujun Wang;Ruofu Xiao;Chenglian He
  • 通讯作者:
    Chenglian He
前缘空化对弹性水翼振动特性影响数值模拟
  • DOI:
    10.16511/j.cnki.qhdxxb.2020.22.043
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    清华大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚志峰;赖桂桦;刘婧;曾永顺
  • 通讯作者:
    曾永顺

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其他文献

典型抗生素与群体感应抑制剂对费氏弧菌的三元慢性联合毒性
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    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    左胜鹏
旋转失速条件下离心泵隔舌区动静干涉效应研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周佩剑;王福军;姚志峰
  • 通讯作者:
    姚志峰
叶轮形式对双吸离心泵压力脉动特性影响试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚志峰;王福军;杨敏;瞿丽霞;肖若富;徐旭东
  • 通讯作者:
    徐旭东
基于转捩SST模型的钝尾缘水翼绕流数值计算与分析
  • DOI:
    10.13243/j.cnki.slxb.20161184
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    水利学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黎耀军;陈俊;姚志峰;刘竹青;杨魏
  • 通讯作者:
    杨魏
慢性心力衰竭患者下丘脑-垂体-肾上腺轴节律变化与心功能的相关性分析
  • DOI:
    10.12025/j.issn.1008-6358
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    中国临床医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚志峰;唐敏娜;胡嘉禄;颜彦;葛均波
  • 通讯作者:
    葛均波

其他文献

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近壁区空化泡溃灭能量分配及冲击波衰减特性研究
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    2021
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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