安徽工程大学毕业设计（论文）
脱硫除尘系统用离心泵的流场分析及参数优化
摘要
离心泵是一种应用极为广泛的反击式水力机械，目前已广泛应用于发电、矿山、冶金、钢铁、机械、造纸、建筑、航空航天等领域，在国民经济建设中起着极为重要的作用。近十年来，以计算流体力学为基础的CFD 数值模拟技术已经成功的被用来模拟离心泵内部的湍流运动。CFD 数值模拟技术不仅是揭示流体机械内部流场特性的有效工具，而且是流体机械产品缩短产品研发周期和提高性能有效手段，目前已成为流体机械CAD 辅助设计的一个新的发展方向。
本文的主要研究工作包括：
1.在查阅大量文献的基础上，综述了计算流体力学的发展历程以及CFD 数值模拟技术在离心泵内部流动数值模拟中的应用，并指出了目前存在的不足和发展方向。
2.在分析比较离心泵内流场数值模拟的各种湍流模型和计算方法的基础上，提出了适用本文型号离心泵内流场数值模拟的湍流耦合模型及计算方法，通过三维造型软件PROE 构造出离心泵的水力模型，运用CFD 前处理工具GAMBIT 对该三维模型进行了网格划分，并通过CFD 商业软件Fluent 实现了对该离心泵的整机数值模拟。
3.在对离心泵的数值模拟的基础上，发现了离心泵设计的缺陷并给予正确的修正，然后通过改变叶轮的结构进行离心泵的结构优化。
关键词：离心泵；数值模拟；叶轮；结构优化
林德志：脱硫除尘系统用离心泵的流场分析及参数优化
Flow Field Analysis and Parameter Optimization of Centrifugal Pump for Desulfurization and Dust Collection System
Abstract
Centrifugal Pump is a hydraulic machinery which has been used widely in industry, and plays a very important role in the national economy, such as Power generation, Mining,Metallurgy, Steel, Machinery, Paper making, Construction, Aerospace. Recent decade,Technology of numerical simulation in flow field, which is based on computational fluid dynamic (CFD), is a useful tool to reveal the internal mechanism of turbo machine, and also a effective means for modification and for shorten the developing cycle of turbo machine. Its’ the developing trend of computer aided design (CAD) in turbo machine.
The main works are as follows:
1.Based on a number of documents, the development course of CFD and the application of numerical simulation in centrifugal pump is introduced, so as the present deficiency and development direction.
2. A comparison of different coupling models and different simulating methods were taken,and ensure the coupling model and simulating methods for the research of this https://www.doczj.com/doc/f52694921.html,mercial code Pro-E was employed to build the 3D model of this centrifugal pump, and commercial CFD package Fluent with it,s preprocessing code GAMBIT was used to generate the grid and to conduct numerical simulation.
3.In the numerical simulation of centrifugal pump on the basis of found the defect of the centrifugal pump design and give the correct revision, then by changing the structure of the impeller of centrifugal pump in order to give its structure optimization.
Key words: centrifugal pump; numerical simulation;impeller;structure optimization
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引言 (1)
第1章绪论 (2)
1.1 离心泵的概述 (2)
1.1.1 离心泵的工作原理 (2)
1.1.2 离心泵的性能曲线 (3)
1.2 本课题研究的意义 (3)
1.3 国内外研究现状 (4)
1.3.1 离心泵内部流场研究现状 (4)
1.4 发展趋势 (5)
1.5 本课题研究的内容 (5)
第2章离心泵三维模型的建立 (6)
2.1 三位软件Pro/E简介 (6)
2.2 吸水室实体建模 (7)
2.3 叶轮实体建模 (8)
2.4 蜗壳实体建模 (8)
第3章相关理论概述 (10)
3.1 离心泵内流场的基本控制方程组 (10)
3.2 标准的κ-ε模型 (10)
3.3有限体积法 (11)
3.4 SIMPLE算法 (11)
第4章CFD软件简介 (13)
4.1 CFD软件简介 (13)
4.2 Gambit软件简介 (13)
4.3 Fluent软件简介 (13)
第5章离心泵的流场分析 (15)
5.1 前处理 (15)
5.1.1 网格的划分 (15)
5.1.2 边界条件类型设置 (16)
5.2 内部流场数值模计算 (16)
5.2.1 检查网格质量 (16)
5.2.2 计算模型 (16)
5.2.3 材料物性参数与运行条件 (16)
5.2.4 边界条件的设置 (16)
5.2.5求解控制参数设置 (17)
5.3 离心泵内部流场的分析 (17)
5.3.1 叶轮流场分布 (17)
5.3.2 发生汽蚀的关键部件分析 (21)
5.3.3 蜗壳流场分析 (22)
第6章离心泵的性能优化 (24)
6.1 优化设计方案确定 (24)
6.2 离心泵的结构优化 (26)
6.3 内流场比较 (27)
总结与展望 (30)
致谢 (31)
林德志：脱硫除尘系统用离心泵的流场分析及参数优化
参考文献 (32)
附录A 一篇引用的外文文献 (33)
附录B 列入的主要参考文献的题录及摘要或参考文献原文 (45)
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插图清单
图1-1 离心泵的性能曲线 (3)
图2-1 吸水室三维实体造型 (7)
图2-2 叶轮三维实体造型 (8)
图2-3 蜗壳断面图 (9)
图2-4 蜗壳三维实体造型 (9)
图5-1 离心泵三维实体网格划分图 (15)
图5-2 设计工况下叶轮不同直径叶片的静压图 (17)
图5-3 设计工况下叶轮不同直径叶片的总压图 (18)
图5-4 不同流量下叶轮静压云图 (19)
图5-5 不同流量下叶轮内部流线图 (20)
图5-6a 叶轮后盖板静压图 (21)
图5-6b 叶轮后盖板动压图 (21)
图5-6c 叶轮后盖板总压图 (22)
图5-7a 离心泵蜗壳动压云图 (22)
图5-7b 离心泵蜗壳静压云图 (22)
图5-7c 离心泵蜗壳总压云图 (23)
图5-7d 离心泵蜗壳速度矢量图 (23)
图6-1a 改正后叶轮静压图 (25)
图6-1b 改正后叶轮动压图 (25)
图6-1c改正后叶轮总压图 (25)
图6-2a 修改后蜗壳静压图 (26)
图6-2b 修改后蜗壳动压图 (26)
图6-3为优化前与优化后离心泵叶轮的流场对比 (27)
图6-4为优化前与优化后离心泵蜗壳的流场对比 (28)
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表格清单
表2-1 离心泵的主要设计参数 (7)
表6-1 设计工况下的扬程、水力功率及效率值 (24)
表6-2 修正后的扬程、水力功率及效率值 (25)
表6-3 优化前后扬程、水力功率及效率值 (26)
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引言
离心泵在工农业及民用等许多部门有着广泛的应用。实现离心泵的流动模拟，对于蹦的优化设计、改善其水力性能以达到增效节能的目的具有重要的现实意义。离心泵的流场分析计算，经历了无黏、黏性层流到湍流的发展过程，至今已有各种各样的流动模型。其中以三元流动理论为代表的无粘流动分析在23世纪八九十年代占了主流，并成功地应用于工程设计中。近十来年黏性流动计算逐渐用于水泵分析，由于泵内流动基本属于湍流状态，因此湍流分析占了很大比例。
然而至今为止，有关各种流动模型的分析对比尚未看到较全面的报道。另外，技术人在离心泵的设计过程中，也迫切需要在众多的流动模型中选择较为准确有效且工程实用的模型。近年来各种流体力学商用软件相继推出，各软件一般提供多种流动模型以针对不同的具体问题，这为分析比较各流动模型对离心泵计算的有效性创造了有利条件。
计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）是一门新兴的独立学科，它将数值计算方法和数据可视化技术有机结合，对流动、传热等相关物理现象进行模拟分析，是当今出理论分析、试验测量之外，解决流动与传热问题的又一种技术手段，尽管其发展的时间不长，但随着计算机性能的不断提高，目前计算流体动力学分析已经广泛渗透到现代科学研究和工程应用之中。
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第1章绪论
1.1 离心泵的概述
泵是一种把原动机的机械能转化成被输送流体的动能和压力能，即给被输送流体能量的流体机械。泵产品是一种广泛应用于国民经济建设中的通用机械[1]。在化工和石油部门的生产中，原料、半成品和成品大多是液体，而要将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用，此外，在很多装置中还用泵来调节温度。在农业生产中，泵是主要的排灌机械，我国农村幅员广阔，每年农村都需要大量的泵。在矿业和冶金工业中，泵也是使用得最多的设几备，矿井下需要用泵排水，在选矿、冶炼和轧制过程中，需要用泵来供水等等。在电力部门，核电站需要核主泵、二级泵、三级泵，热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、循环水泵和灰渣泵等。在国防建设中，飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵，而且对泵有很多特殊的要求。在船舶制造工业中，每艘远洋轮上所用的各式各样的泵一般在百台以上。其他如城市的给排水、蒸汽机车的用水、机床中的润滑和冷却、纺织工业中输送漂液和染料、造纸工业中输送纸浆，以及食品工业中输送牛奶和糖类食品等，都需要大量的泵。
从泵的性能范围看，大型泵的流量每小时可达几十万立方米以上，而微型泵的流量每小时则在几十毫升以下。泵的压力可从常压到高达几十、几百MPa以上。从泵的价格看，小的几十元一台，大的可达一亿元以上。被输送液体的温度最低可达200摄氏度以下，最高可达800摄氏度以上。
从泵输送的液体看，泵输送液体的种类繁多，诸如输送清水、污水、油液、酸碱液、悬浮液和液态金属等。无论是飞机、火箭、坦克、潜艇，还是钻井、采矿、火车、船舶，或者是尖端的科学技术，到处都需要用泵，到处都有泵在运行。据行业统计，我国泵产品的产值在400亿元以上，每年全国发电量的20%一25%要消耗在泵产品上，全国泵产品的制造厂家近一万余家。泵是我国经济建设中必不可少的设备，应用广泛，作用重大。
泵不仅数量庞大，而且种类繁多，用途各不相伺，根据作用原理可将泵分为以下三大类[2]。
容积泵:利用工作室容积周期性变化来输送液体，如活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、滑板泵、螺杆泵等。
叶片泵:利用叶片和液体相互作用来输送液体，如离心泵、混流泵、轴流泵旋涡泵等。
其他类型的泵:只改变液体位能的泵，如水车等;利用流体的能量来输送液体的泵，如射流泵、水锤泵等。
在各种泵中，尤以离心泵，以其转速快、体积相对较小、重量轻、效率高、流量、扬程及性能范围均较广、结构简单、性能平稳、容易操作和维护等优点得到广泛的应用。据有关行业统计，离心泵产品占泵类产品的70%以上，离心泵产品技术水平的提高对整个泵产品的技术水平提高有着至关重要的作用。
1.1.1 离心泵的工作原理
当一个物体围绕某一轴心作圆周运动时，在物理学上将这种现象称为离心运动，由于离心运动物体绕轴旋转时产生的飞离转动中心的力叫离心力，计算公式为:
F=m .ω2.r （1-1）F为离心力；m为物体的质量；ω为旋转角速度；r为旋转半径。
离心泵就是利用这种离心力而工作的。当水泵在动力机带动下运行时，高速
旋转的叶轮给输送的介质一个离心力，驱使叶轮里的输送介质向四周飞去，飞出
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的高速液体具有很大的能量，它们汇集在泵体内，由于泵体过流面积的逐渐增大，速度减慢、压力增加，输送介质陆续排出泵体[3]。叶轮的进口由于液体排出，形成低压区，叶轮进口外的输送介质由于压差的作用进入叶轮内，从而完成输送介质的工作过程。泵的扬程与离心力的大小有关，由离心力的公式可以看出，泵转速大，叶轮半径大，离心力就越大，泵的扬程也就越大。反之，泵转速小，叶轮半径小，离心力也就越小，泵的扬程也就越小。离心泵是叶轮排出的液体在与泵轴垂直的面内流动的动力式泵。
1.1.2 离心泵的性能曲线
图1-1 离心泵性能曲线
国家标准规定离心泵应有四条性能曲线，具体见图1-1分别为：
H一Q流量扬程性能曲线；
η一Q流量效率性能曲线；
Pa一Q流量轴功率性能曲线；
NPSH一Q流量汽蚀量性能曲线；
1.2 本课题研究的意义
离心泵在国民经济各个部门都有广泛的应用，在电力工业、石油和化学工业、矿山、城市给排水、农业灌溉和排涝、飞机、火箭和船用泵、轻工业、水利建设等领域中，离心泵都发挥着重要作用。泵的电能消耗是相当惊人的，据有关部门统计，化工生产中泵的电能消耗占总电能消耗的30%一35%；油田注水泵和输油泵的用电量为总用电量的40%以上；炼油厂泵的耗电量为总耗电量的55%一60%吩煤矿中排水泵的耗电量为总耗电量的35%；农业灌溉排涝的农业用泵耗电量占全国用电量的5%以上；全国各部门泵的电能消耗占全国总电能消耗的21%以上；由此可以看出泵是名副其实的―电老虎‖。离心泵节能效果好坏，不仅直接影响到泵的使用者，而且对于国民经济的发展也起到十分重要的作用，提高离心泵的性能和效率，将对全国的节能降耗，建设节能型社会，具有重要意义。优化泵的设计，提高泵的性能，是人们一直以来的追求。围绕离心泵的优化设计，国内外泵行业科研和设计人员做了大量的工作。总的来看，主要集中在以下几个方面：基于速度系数法的优化设计，损失极值法优化设计和基于CFD分析的优化设计。但是基于CFD分析的优化设计应用最为广泛，随着计算流体动力学(CFD)的发展，泵内部流动数值模拟研究在经历了无粘流动数值模拟和分区考虑粘性效应的数值模拟两个阶段后，已进入了全三维粘性流动数值模拟时期。现在，泵内流动的CFD研究与应用成为泵行业的一大热点，数值计算已经达到一定的工程适用精型。CFD本质上是一种数值实验，它克服了理论分析和实验测量的缺点，具有研究费用少、周期短的特点，并且在模拟复杂流动和流场细节的显示方面具有明显的优势，便于对多个设计方案进行比较、评价和优化。CFD的迅速发展，不仅方便了人们对离心泵内部流动规律的认识，也为离心泵的优化设计提供了新的途径。
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1.3 国内外研究现状
离心泵的设计理论，已经从最初的一元设计理论，发展到二元设计理论，准三元设计理论和三元设计理论。但目前在离心泵产品设计实践中的，还是以一元设计理论为主。这主要是由于多元理论的复杂性限制了它们的应用。计算流体动力学（CFD）从提出到现在已经有四十多年的历史，目前世界上已经有大量适合工程应用的商业CFD软件，像FLEUNT、FIDAP、CFX、Phoenix 和Star-CD，这些软件可以满足离心泵内部流场的数值模拟需要。将计算流体动力学应用于离心泵的内流场的数值模拟，直观、准确地揭示离泵内部流场的速度、压力分布，指导离心泵的设计工作，并实现离心泵计算机助设计（CAD），是离心泵设计方法的新的发展方向。
1.3.1 离心泵内部流场研究现状
1.理论分析。
理论研究是最早、最基本的研究方法，它能深刻的认识离心泵内部流场的本质律，进而指导产品的设计，同时它也是实验研究和数值分析的基础。欧拉在一些假设条件下推出的欧拉方程，成为了叶片设计的理论基础，建立了叶片式水力机械的一元流动理论。后来的二元和三元流动理论则进一步的完善了离心泵的基本理论。1952年我国教授吴仲华提出了S1和S2流面的概念，在此基础上建立了求解三维流动的普遍理论，从而奠定了叶轮机械流动理论的研究基础。采用S1、S2两类相对流面迭代求解叶轮机械内部流场的方法已被广泛地应用于叶轮机械的设计和分析计算。目前国内外流体机械叶轮的设计方法绝大多数是以S1-S2理论与流线曲率法为基础发展起来的。
2.实验研究
自80年代以来，激光多普勒测速仪(简称LDV)成为探测旋转机械内部流场的有力工具。C.P.Hamkims和R.D.Flack于1987年应用二维LDV对径向泵叶内流动进行了试验研究，测得叶槽内液流径向及周向分速沿叶轮圆周的分布。国内最早是由清华大学焦传国在1998年用PIV对离心泵内两相流进行测量，考察不同密度、粒径、形状和硬度等特征的颗粒在离心泵内的流动特性，探索固液两相流在泵内的流动及其相互作用规律。现在LDV和PIV已经比较广泛的应用于离心泵的流场测试当中了。
3.数值模拟
目前，由计算流体动力学发展而来的CFD方法与传统的理论分析方法、实验测量方法组成研究流体流动问题的一个完整体系。传统的理论分析方法优点在于所得到的结果具有普遍性，各种影响因素清晰可见，是指导实验研究和验证新的数值计算方法的理论基础。但是，它往往要求对计算对象进行抽象和简化，才能得出理论解。特别是对于非线性情况，只有少数流动才能给出解析结果。实验测量方法所得到的实验结果较为可信，它是理论分析和数值计算的基础。但是实验往往受到模型尺寸、流场扰动、人身安全和测量精度的限制，有时很难通过试验方法得到结果。以计算流体动力学为基础的CFD方法恰好克服了前面两种方法的弱点，在计算机上实现一个特定的计算，就如在计算机上做一次物理实验，能够形象的再现流动场景而不受外界环境的干扰。计算流体动力学（CFD）是通过计算机对流体力学控制方程组及其单值性条件（包括初始条件、边界条件、几何条件、物理条件）进行数值计算求解，并通过计算机图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统进行分析的一门学科。计算流体动力学是门多领域交叉的学科，涉及计算机科学、流体力学、偏微分方程、计算几何、数值分析、计算机图形学等学科。近三十年以来，计算流体动力学已经成为流体力学与应用数学的热门研究内容，并己广泛应用于航空航天、能源、冶金化工、建筑、水利、环境和核能等众多领域。CFD数值模拟作为通过将连续流场离散为一系列的离散点，采用数值方法求解流
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场的控制方程，得到一系列离散的数值解这样一门技术，能够通过显示装置直观的反映离心泵内流场的流动情况，计算求解时也能够避免一些人为因素，因此迅速的到了推广和应用。
1.4 发展趋势
计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）是一门新兴的独立学科，他将数值计算方法和数据可视化技术有机结合起来，对流动、换热等有关物理现象进行模拟分析，是当今出理论分析、试验测量之外，解决流动与换热问题的又一种技术手段。使用CFD最大的意义就在于节省实验成本与预测结果。如果能够保证模拟的精度，就可以减少大量的实验，而且做一些现实中不可能完成，或是事先不能做的实验。CFD发展的时间不是很长，只有40多年的时间，但是科研工作者们花费了大量的尽力研究CFD 软件，先后涌现了一大批优秀的CFD软件。特别是目前流行的Fluent、CFX、Phoenics、Star-cd等商业软件，她们已经可以很好解决各个行业的部分实际问题。而且因为这些软件公司十分重视与用户的沟通，所以更新的非常快。这使得普通工程师运用CFD软件解决工程问题已经成为现实。但由于CFD极大的依赖于流体力学、传热学、数学和计算机科学的发展，因此要达到真正的实用还有很长的路要走。但也说明她有很大的潜力，有很多东西值得研究。今后CFD 在通用机械领域的主要研究方向将集中在以下几方面：
1)利用CFD技术解决具体生产过程中的工程实际问题，创建高效、清洁的生产工艺和设备。
2)CFD技术与通用机械计算模拟软件譬如Pro2,Hysis或者Aspen等平台的有效结合，使整个过程更具效率性。
3)目前叶轮上流体流场模拟与叶轮效率计算的有效结合，这一领域的研究今后将加大力度，相信在不久将来会有所突破。
4)CFD技术与新设备、新工艺的开发相结合，创新工艺设备。
5)基础理论研究将主要集中在:针对具体过程建立新型有效的数学模型；进一步完善模拟方程的新算法；减少CFD对计算内存的需要量，提高计算速度；建立新的差分格式，完善几何模型非正交网格和复合网格的生成与计算收敛；物理分析与数值模拟相结合，建立完善的边界条件格式；两相流模型及交错流型的模拟等。
6)解决实验室成果向产业化过度的瓶颈问题。
1.5 本课题研究的内容
此次的论文是脱硫除尘系统用离心泵的流场分析及参数优化。在此论文中要利用计算流体动力学分析软件Fluent对离心泵的整机流场进行数值模拟，通过对离心泵的内部流场特性的深入分析，从而提出优化内流场的方法。主要研究工作如下：
1.在收索大量文献的基础上，对离心泵的整体结构有了全局性的把握。综述了计算流体力学的发展历程以及CFD数值模拟技术在离心泵内部流动数值模拟中的应用，并指出了目前存在的不足和发展方向。
2.在分析比较离心泵内流场数值模拟的各种湍流模型和计算方法的基础上，提出了适用本文型号离心泵内流场数值模拟的湍流耦合模型及计算方法，通过三维造型软件Pro-E构造出离心泵的整机水力模型，运用CFD前处理工具Gambit对该三维模型进行了网格划分，并通过CFD商业软件Fluent实现了对该离心泵的整机非定常数值模拟。
3.通过对离心泵的内部流场的分析，提取相关参数，优化设计过程，最后提供合理的流场模拟图片，再根据流场的分布，对泵的结构参数进行优化。
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第2章离心泵三维模型的建立
2.1 三位软件Pro/E简介
Pro-ENGINEER简称Pro-E，是美国PTC公司开发的机械产品设计软件。PTC成立于1985年，1988年发布Pro/Engineer1.0，这是市场上第一个参数化、全相关、基于特征的实体建模软件，从此三位设计软件进入参数化时代。Pro-E凭借其领先的技术优势在后来的十几年内迅速发展成为流行的产品三维设计领域高端软件，其Pro-E在产品设计软件销售市场上一直处于前列。本次离心泵三维模型的建立采用Pro-ENGINEER Wildfire5.0软件[4~5]，是新近推出的Pro-E软件升级版，是目前功能最为强大的Pro-E版本，该版本的Pro-E软件拥有一个更为简洁友好的用户界面，其高性能装配建模功能包括了柔性部件的全局建模等新增功能，在曲面产品的设计上利用了很多的结构和热学分析理论。Pro-EWildfire5.0版本，可以方便地实现翘曲、变形、伸展、弯曲、扭曲等操作，对于交互式曲面处理非常便利。离心泵的吸水室、叶轮及蜗壳等水力部件具有复杂的曲面，这些曲面对离心泵的性能具有至关重要的影响。Pro-E提出的单一数据库、全相关、基于特征的参数化设计等概念改变了传统CAD设计的线框建模方法、改变工程师产品设计师的思维方式，这些全新的概念已经成为了当今机械CAD领域的新标准。也正是因为单一数据库、全相关这些概念，方便了用户使用Pro-E生成不同格式的文件，完成概念设计与渲染、零件设计、虚拟装配、功能模拟、生产制造等整个产品生产过程。针对产品设计的不同阶段，Pro-E将产品设计分为概念与工业设计、机械设计、功能模拟、生产制造等几个大的方面，分别提供了完整的产品设计解决方案。
1.概念与工业设计方面Pro-E可帮助用户通过草图、建模以及着色来轻松快速的建立产品概念模型，其他部门在其流程中运用已认可的概念模型，尽早进行装配研究、设计及制造。其主要模块有Pro/3Dpaint（在画板和三维模型上绘制方案）、Pro/Designer(快速模型概念设计)、Pro/Networkanimator(网络动画渲染)、Pro/Photorender（创建逼真图像)等。
2.机械设计方面工程人员可运用Pro-E准确地建立与管理各种产品的设计与装配放案，获得诸如加工、材料成本等详尽信息；设计人员可轻松地探讨数种方案，可以使用原有的资料，以加速新产品的开发。其主要模块有Pro/Engineer（全参数化实体建模核心）、Pro/Assembly（构建管理大型复杂装配模型）、Pro/Composite（复合材料平板设计）、Pro/Surface(高级曲面造型开发)等。
3.功能模拟方面可以使工程人员评估、了解并尽早改善他们设计的功能表现，以缩短推出市场的时间并减少开发费用。其主要模块有Pro/Fempost(有限元分析)、Pro/Mechanicastructure(灵敏度优化分析)、Pro/Mechanicathermal（热分析）等。
4.生产制造方面运用Pro/Engineer能够准确制造所设计的产品，并说明其生产与装配流程。直接加工实体模型，增加了准确性而减少了重复工作，并直接集成了NC（数控）程序编程、加工设计、流程计划、验证、检查与设计模型。其主要模块有Pro/Casting(铸造模具优化设计)、Pro/Mfg(数控加工模块)、Pro/Ncpost(任意型号的CNC（计算机数控）设备的NC后处理)等。
离心泵内流场实体造型，实际上就是要实现计算流场几何模型的数学描述，使之为计算机所认知。Pro-E三维建模软件为之提供了一个强大而便捷的工具。本文利用Pro-E 软件分别构建了离心泵整机内流场的叶轮、吸水室、压水室三个部分的三维水力模型，之后利用专门的网格划分工具实现了三维流场空间的离散化。
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本文所研究的双吸离心泵具体参数如下：
表2-1 离心泵的主要设计参数
参数值
流量Q/m3·h-115
扬程H/m 50
转速n/r· min-12900
叶轮直径D2/mm 180
叶轮出口宽度b2/mm 6
叶片数N 6
2.2 吸水室实体建模
离心泵的吸水室指泵的进口法兰到叶轮进口前的过流部件。吸水室的作用是把液体按要求的条件引入叶轮，即：保证叶轮进口速度场稳定、速度分布均匀，大小适当、流动方向符合要求，以减小水力损失。一般戏水时钟的速度较小，因而水利损失和压出室相比影响要小得多，但是吸水室中的流动状态，直接影响叶轮中的流动情况，主要对泵的汽蚀性能影响较大。对泵的效率也有一定的影响：对于低扬程泵，水力损失的绝对值虽不大，但因其占扬程的比例较大，故而吸水室中的流动状态对低扬程泵效率的影响，比高扬程泵相对要大。常用的吸水室有以下三种：
1.直椎管吸水室：直椎管吸水室是一种结构简单、水力性能优良的吸水室，在单级泵中用得最为普遍。液体在直椎管中流动时，过流断面逐渐减小，流苏逐渐增加，速度分布均匀，可以较好地保证液体均匀的进入叶轮。
2.环形吸水室：环形吸水室是形状和断面积均相同的吸水室，因结构简单对称，轴向尺寸较小，常用于泵轴穿过吸水室的泵如杂质泵和多级泵。采用环形吸水室往往是根据结构的需要。
3.半螺旋线吸水室：在半螺旋形吸水室中，液体流经吸水室断面的同时，部分的液体已进入叶轮，所以断面面积从小到大是逐渐变化的，所以外壁设计位螺旋形的。半螺旋形吸水室和环形吸水室相比，液流绕过轴后不产生漩涡，流动状态均匀，叶轮进口的速度场想多稳定，单级双吸泵机中开式多级泵中广泛采用半螺旋形吸水室。
综合考虑，本文中的吸水室采用环形吸水室，其模型建立相对较为简单。其实体模型的建立步骤如下：
（1）打开三维绘图Pro-E软件，新建一零件特征并命名为jinkouliudao。
（2）选着拉伸命令，首先在基准平面内绘制一直径为54mm的圆，然后点击确定命令，最后双击拉伸长度尺寸，输入合适的尺寸，点击确定。
（3）点击保存命令。
即可得到环形吸水室的实体模型（图2-1）。
图2-1 吸水室三维实体造型
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2.3 叶轮实体建模
叶轮是泵的核心部分。泵的流量、扬程、效率、抗汽蚀性能和特性曲线的形状等均与叶轮的水力设计有重要关系。因此叶轮造型曲线的光滑流畅，以及叶片的光顺度直接影响仿真效果的可靠性。离心泵的叶轮由若干片轴对称结构的叶片构成，从而形成若干个轴对称结构的流道。实现其中一个流道的造型，即可利用Pro-E 的阵列功能得到整个叶轮区域的水力模型。本次论文的叶轮计算域是直接在Pro-E三维建模软件中生成，其建模步骤如下：
（1）打开三维绘图Pro-E软件，新建一零件特征并命名为yelun。
（2）以TOP面为基准面，在基准面上绘制一直径为180mm的圆，再通过拉伸命令将此圆拉伸到给定的厚度，单击确定命令。
（3）以上一步拉伸的圆柱面为基准面，在此面上绘制出出叶片的流线形状，点中键确定后，再启用拉伸命令将叶片拉伸成实体形状，选着去除材料命令，得到想要的形状。
（4）选着轴向阵列命令，对得到的叶轮进行阵列，本离心泵有六片叶片，故阵列数为六，单击确定命令。
（5）保存此叶轮流域。即得到叶轮流域实体模型（2-2）。
图2-2 叶轮三维实体模型
2.4 蜗壳实体建模
离心泵蜗壳是流体重要过流部件，其主要功能是使流过叶轮流体的动能转变为压力能。离心泵蜗壳的形状参数决定流体能量损失的大小，直接影响离心泵的工作性能。以离心式水泵为例，目前低比速离心水泵和超低比转速离心泵的应用越来越广泛，但这类泵的效率普遍很低，除了圆盘摩擦损失随比转速的降低而明显增大外，泵蜗壳中的水力损失在水泵水力总损失中也占较大比例。低比转速离心泵，蜗壳中的水力损失占水泵总损失的25～50%；并且比转速越低，泵蜗壳内的水力损失越大【6~7】。我国目前泵的设计方法比较落后，设计水平较低，有时批量生产的离心泵比模型泵的效率低10%。如何把优化设计得到的离心泵蜗水力模型参数准确地反映到泵的离心蜗壳上是目前设计面临的难点。离心泵蜗壳断面形状分为梯形断面、圆形断面和矩形断面三种（图2-3）。梯形断面结构简单，水力性能好，在泵行业应用广泛；圆形断面多用于大型高压泵；矩形断面多用于化工和食品行业。在对蜗壳的光洁度要求很高的泵和大部分的风机上，都采用易于冲压成型的矩形断面结构。
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（a）梯形断面（b）矩形断面（c）圆形断面
图2-3 蜗壳断面图
综合考虑，本文选着矩形断面蜗壳。其实体模型建立步骤如下：
（1）打开三维绘图Pro-E软件，新建一零件特征并命名为woke。
（2）对泵蜗壳部分进行模型设计，建立坐标系，把蜗壳分为-1～8共10个截面，其中-1截面和8截面重合，分别建立10个绘图基准面，绘制混合扫描截面图形。由于蜗壳曲线从0截面开始，为保证蜗壳的完整封闭性，-1截面和0截面的截面图形应相同，其余的各截面按给定的尺寸绘制。绘制各截面时要保证截面的图元数相同，方向要相同。
（3）调用混合扫描中的实体方式进行扫描。按顺时针方向选定从0截面到8截面的圆弧为扫描轨迹，以此选着蜗壳外壁截面图形为扫描截面，扫出蜗壳实体。采取同样的方法混合扫描出-1截面到0截面之间的蜗壳实体，得到内部是实心的泵蜗壳实体。
（4）对出水管实体同样采用混合扫面中的实体方式进行扫描，得到完整的蜗壳实体后再根据其计算域进行修改。点击保存命令。
即可得到蜗壳三位实体模型（2-4）。
图2-4 蜗壳三维实体模型
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第3章 相关理论概述
3.1 离心泵内流场的基本控制方程组
流体的运动同样受到三大物理守恒定律的支配，即质量守恒、动量守恒、能量守恒。流体运动的控制方程就是描述这些守恒定律的，包括连续性方程、动量方程（Navier-stokes 方程）以及能量方程[8]。
连续性方程： ()0=??+??i i
u x t ρρ (3-1a) 动量方程： ()()i i
i j i j j i i F x P x x u x u u t u ρμρρ+??-???=??+??2 (3-1b) 式中：u i ，u j (i ，j=1，2，3)微流体速度分量；x i ，x j (i ，j=1，2，3)代表坐标
分量；ρ是体密度；p 为压力；ρF i 是质量力；μ为分子粘性系数。
对于稳态（定常）不可压流动，则密度ρ不随时间变化，上述方程组可简化为：
连续性方程： 0=??i
i x u (3-2a) 动量方程： i i
i j i j i j i F x P x x u x u u t u +??-???=??+??ρρμ2 (3-2b) 控制方程的通用形式可以表示如下：
()()()S grad div u div t
+Γ=+??φφρρφ (3-2c) 式中，φ为通用变量，可以代表u ，v ，w ，T 等求解变量；Γ为广义扩散系数；S 为广义源项。式(4-2c)中各项依次为瞬态项、对流项、扩散项和源项。
3.2 标准的κ-ε模型
标准的k-ε模型为典型的两方程模型[9]，它是在湍动能k 方程的基础上，再引入一个湍流耗散率ε方程，便构成k-ε两方程模型，称为标准k-ε模型。该模型是由英国帝国学院Launder 和Spalding 于1972年提出来的，后来被工程界广泛采纳。在模型中，表示湍动耗散率的ε被定义为：
???
? ???'????? ???'?=k j k i x u x u ρμε (3.1) 湍动粘度u t 可表示成k 和ε的函数，即：
ερμμ2t k C = (3.2)
其中μt 为经验常数。又因本文的研究的流动介质为不可压，且不考虑用户自定义源项，此时k-ε标准模型可写为：
()()ρεσμμρρ-+???????????? ??+??=??+??k i k t i i i G x k x x ku t k (3.3)
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()()k G G k C x x x u t k j t i i i 221ερεσμμρερεεεε-+???
??????????? ??+??=??+?? (3.4) 其中
j i i j j
i t k x u x u x u G ?????? ????+??=μ (3.5) G k 是由于速度梯度引起的应力生成项，C μ、C 1z 、C 2z 、ζk 、ζZ 为常数，根据Launder 等的推荐值及后来实验的验证，可取各常数值为C μ=0.99，C 1z =1.44，C 2z =1.92，ζk =1.0，ζZ =1.3。标准k-ε模型稳定、简单、经济，可以在较大的工程范围内具有足够的精度。但它的缺点是在某些情况下如有回流和大曲率及强旋度的情况下不能很好地预测湍流特性。为此，人们提出了不同的修正办法。
3.3有限体积法
有限体积法是目前流动和传热问题中最有效的数值计算方法，在CFD 领域得到了广泛应用，绝大多数CFD 软件都采用有限体积法。它与有限差分法和有限元法一样，也需要对计算域进行离散，将其分割成有限大小的离散网格。在有限体积法中每一网格节点按一定的方式形成一个包围节点的控制容积V ?，有限体积法的关键步骤为：将控制方程在控制容积内进行积分，即：
()()()SdV dV grad div dV u div dV t V V V ????
????+?Γ=+????ρρ?V (3.6) 对某矢量a 的散度的体积分可写成如下形式，即： adA n divadV A ?=???V (3.7)
其中n 为控制容积表面外法线方向的单位适量。
奥氏公式表述为：
Rdxdy Qdzdx Pdydz dV z R y Q x A ++=???
? ????+??+?????P V (3.8) 其中左边体积分的被积函数正是矢量a =P i +Q j +R k 的散度表达式。
本文泵为稳态，其时间相关项等于零，故有表达式：
()()SdV dA grad dA u n V A ????+?Γ=???ρA (3.9)
特征变量?在控制容积内的守恒关系可表示为：
?随时间的变化量+?由边界对流引起的净减少量=?有边界扩散引起的净增加量+?由内源产生的量 (3.10)
3.4 SIMPLE 算法
SIMPLE 算法是目前工程上应用最为广泛的一种流场求解计算方法，它属于压力修正法中的一种。
SIMPLE 是英文―Semi -Implicit Method for Pressure-Linked Equations‖的缩写，意为―求解压力耦合方程组的半隐式方法‖。该方法由Pantankar 和Spalding 于1972年提出，
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是一种压力预测-修正方法，它通过不断修正计算结果，反复迭代，最后求出p、u、v 的收敛解。
在SIMPLE算法中，压力修正方程的推导是从动量方程开始的。具体推到思想如下：（1）给定一个假设的压力场p*（注意此处的压力场仅仅是一个假设分布），把它带入动量方程就可以得到一个速度场（u*、v*、w*），一般说来，这个速度场不能满足连续性方程。
（2）假设已经知道压力成的正确值p（这个值实际不可能事先知道，只是作为理论推导方便才引入的），把它带入动量方程就可以得到正确的速度场（u、v、w）。这个速度场满足连续性方程。
（3）通过定义u=u*+u'，v=v*+v'，w=w*+w'，p=p*+p'，然后结合u、v、w，以及u*、v*、w*各自对应的动量方程做差值得出表达式，并且忽略周围速度一起的的修正值，从而可以得到u'，v'，w'与p'的关系。进而u'，v'，w'可以用p'来表达。
（4）u=u*+u'，v=v*+v'，w=w*+w'三个表达式可以重新表述为u=f(u*，p')，v=f(v*，p')，w=f(w*，p')。把这一个新的表达式带入到连续性方程中就可以得到p'与u*、v*、w*的关系，由于u*、v*、w*是一个迭代步的，因此p'可以表达出来，从而就构造了压力修正方程。
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第4章CFD软件简介
4.1 CFD软件简介
CFD全称叫着计算流体力学[10~12,14,15]（computational fluid dynamics），它是一门新兴的独立学科，将数值计算方法和数据可视化技术有机结合起来，对流动、换热等相关物理现象进行模拟分析，是除理论分析、试验测量测量之外，解决流动问题的有一种技术手段。CFD技术弥补了理论分析方法和试验测量方法的不足，但其也有自身的不足之处。CFD的基本思想可以归结为：把原来在时空域上连续的物理量场，用一系列离散点上的变量值的集合来代替，并通过一定的原则和方式建立起反映这些离散点上变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近视值。CFD可以看做是在流动基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程）控制下对流动过程进行的数值模拟。通过数值模拟，可以得到极其复杂流场内各个位置上的基本物理量（如速度、压力、温度、浓度等）的分布，以及这些物理量随时间的变化情况。
CFD的工作流程通常包括以下步骤：
（1）建立数学模型。具体的说就是建立反映工程问题或物理问题本质的数学模型，该模型应该反映问题各个量之间的控制方程及相应得定解条件，这是数值模拟的出发点。
（2）确定离散化方法。即确定高精度、高效率的离散化方法，这里的离散方法不仅包括微分方程的离散化方法及求解方法，还包括贴体坐标的确立、边界条件的处理等。这部分是CFD的核心。
（3）对流场进行求解计算。这部分工作包括网格划分、初始条件和边界条件的输入、控制参数的设定等，这是整个工作中花时间最多的部分。同样是CFD的核心内容。
（4）显示计算结果。计算结果一帮通过图表等方式显示，这对检查、判断和分析计算结果具有重要的参考意义。
4.2 Gambit软件简介
Gambit是Fluent软件自带的专用前处理软件，可用来为Fluent软件生成网格模型。其主要功能包括三个方面：构建模型、划分网格和指定边界。Gambit只能建立简单的几何模型，对于复杂的模型要借助于其他的绘图软件生成模型，然后导入到Gambit中，Gambit能够导入的几何模型文件的类型包括ACIS、ParaSolid、IGES和STEP等格式。
Gambit同样具有强大的网格划分功能，可根据用户的要求，自动完成网格的划分。可生成结构网格、非结构网格及混合网格等多种类型网格，比具有良好的自适应能力，能对网格进行细分和粗化。同样还可生成包括边界层等特殊要求的高质量网格，可在较为复杂的几何区域中直接生成高质量网格。在网格生成之后，用户可在Gambit中指定边界，为后续进行CFD模拟时设置边界条件奠定基础。
4.3 Fluent软件简介
本文采用Fluent软件[13]对离心泵整机的内部流场进行了数值模拟计算，因此，本章将结合Fluent软件对流体机械内部流场数值模拟的各种湍流模型和求解方法进行分析和研究，并确定适用于离心泵的内流场计算的湍流模型、求解方法。
Fluent是由美国Fluent公司于1983年推出的一款基于有限体积法的CFD软件，是目前功能最全面、适用性最广、国内使用最广泛的CFD软件之一。它的特点是操作简便，易于掌握。Fluent提供了非常灵活的网格特性，让用户能够处理结构化以及非结构化的网格，包括三角形、四边形、四面体、六面体、金字塔形网格来解决具有复杂外形的流动，甚至可以用混合型非结构网格，它允许用户根据解的具体情况对网格进行修改
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（细化或粗化）。Fluent使用Gambit作为前处理软件，它不仅能够构造简单的几何造型和生成网格，还可读入多种CAD软件生成的三维几何模型和多种CAE软件的网格模型。
在Fluent里，用户可以根据需要自定义子程序，还可以自行设定连续方程、动量方程、能量方程或组分输运方程中的体积源项、自定义边界条件、初始条件、流体的物性、添加新的标量方程和多孔介质模型等。
离心泵的性能参数与特性曲线泵的性能及相互之间的关系是选泵和进行流量调节的依据。离心泵的主要性能参数有流量、压头、效率、轴功率等。它们之间的关系常用特性曲线来表示。特性曲线是在一定转速下，用20℃清水在常压下实验测得的。 （一）离心泵的性能参数 1、流量 离心泵的流量是指单位时间内排到管路系统的液体体积，一般用Q表示，常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。离心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。 2、压头（扬程) 离心泵的压头是指离心泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量，一般用H表示，单位为J/N或m。压头的影响因素在前节已作过介绍。 3、效率 离心泵在实际运转中，由于存在各种能量损失，致使泵的实际（有效）压头和流量均低于理论值，而输入泵的功率比理论值为高。反映能量损失大小的参数称为效率。 离心泵的能量损失包括以下三项，即 (1)容积损失即泄漏造成的损失，无容积损失时泵的功率与有容积损失时泵的功率之比称为容积效率ηv。闭式叶轮的容积效率值在0.85～0.95。 (2)水力损失由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能量损失。这种损失可用水力效率ηh来反映。额定流量下，液体的流动方向恰与叶片的入口角相一致，这时损失最小，水力效率最高，其值在0.8～0.9的范围。 (3)机械效率由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。机械损失可用机械效率ηm来反映，其值在0.96～0.99之间。离心泵的总效率由上述三部分构成，即 η=ηvηhηm（2-14） 离心泵的效率与泵的类型、尺寸、加工精度、液体流量和性质等因素有关。通常，小泵效率为50～70％，而大型泵可达90％。 4、轴功率N 由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，单位为W或kW。离心泵的有效功率是指液体在单位时间内从叶轮获得的能量，则有 Ne = HgQρ（2-15） 式中 Ne------离心泵的有效功率，W； Q--------离心泵的实际流量，m3/s； H--------离心泵的有效压头，m。 由于泵内存在上述的三项能量损失，轴功率必大于有效功率，即 （2-16） 式中 N ----轴功率，kW。 （二）离心泵的特性曲线 离心泵压头H、轴功率N及效率η均随流量Q而变，它们之间的关系可用泵的特性曲线或离心泵工作性能曲线表示。在离心泵出厂前由泵的制造厂测定出H－Q、N－Q、η－Q
汽车理论Project 第一章汽车动力性与燃油经济性数学模型立 1.汽车动力性与燃油经济性的评价指标 1.1 汽车动力性评价 汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。汽车的动力性主要可由以下三方面的指标来评定： (1)最高车速：最高车速是指在水平良好的路面(混凝土或沥青)上汽车能达到的最高行驶速度。它仅仅反映汽车本身具有的极限能力，并不反映汽车实际行驶中的平均车速。 (2)加速能力：汽车的加速能力通过加速时间表示，它对平均行驶车速有着很大影响，特别是轿车，对加速时间更为重视。当今汽车界通常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。原地起步加速时间是指汽车由第I挡或第II挡起步，并以最大的加速强度（包括选择适当的换挡时机）逐步换至最高挡后达到某一预定的距离或车速所需要的时间。超车加速时间是指用最高挡或次高挡内某一较低车速全力加速至某一高速所需要的时间。 (3)爬坡能力：汽车的爬坡能力是指汽车满载时用变速器最低挡
在良好路面上能爬上的最大道路爬坡度。 1.2 汽车燃油经济性评价 汽车的燃油经济性是指在保证汽车动力性能的前提下，以尽量少的燃油消耗量行驶的能力。汽车的燃油经济性主要评价指标有以下两方面： (1)等速行驶百公里燃油消耗量：它指汽车在一定载荷（我国标准规定轿车为半载、货车为满载）下，以最高挡在良好水平路面上等速行驶100km的燃油消耗量。行驶的燃油消耗量。 (2)多工况循环行驶百公里燃油消耗量：由于等速行驶工况并不能全面反映汽车的实际运行情况。汽车在行驶时，除了用不同的速度作等速行驶外，还会在不同情况下出现加速、减速和怠速停车等工况，特别是在市区行驶时，上述行驶工况会出现得更加频繁。因此各国都制定了一些符合国情的循环行驶工况试验标准来模拟实际汽车运行 状况，并以百公里燃油消耗量来评价相应行驶工况的燃油经济性。1.3 汽车动力性与燃油经济性的综合评价 由内燃机理论和汽车理论可知，现有的汽车动力性和燃油经济性指标是相互矛盾的，因为动力性好，特别是汽车加速度和爬坡性能好，一般要求汽车稳定行驶的后备功率大；但是对于燃油经济性来说，后备功率增大，必然降低发动机的负荷率，从而使燃油经济性变差。从汽车使用要求来看，既不可脱离汽车燃油经济性来孤立地追求动力性，也不能脱离动力性来孤立地追求燃油经济性，最佳地设计方案是在汽车的动力性与燃料经济性之间取得最佳折中。目前，在进行动力
交易系统参数优化 什么是参数优化？ 在这里首先天天理财师介绍一下什么是参数优化，以便一些刚刚接触程序化交易的朋友阅读本文，已经了解这方面知识的朋友可以掠过本段。 对于一些模型来说会有一些参数，这些参数设置的主要含义可能是为模型提供一个周期，举个例子来说象n日均线上穿N日均线（n为短周期均线参数，N 为长周期均线参数，一般短周期的移动平均要比长周期的变化要快，所以我们通过这两个不同周期的均线来制定交易计划），n和N参数的意义就是指定周期，一般来说参数的意义都与时间有关系（周期），但也有其他的用途。参数优化实际上就是利用计算机的处理能力对参数的各个值进行一次测试，找到盈利最大的那次值，如上面函数的n和N，我们利用系统的参数优化功能就可以把n（1～10），N（10～30）都测试一遍，找到最好的那个值。 参数优化的基本矛盾 参数优化的基本矛盾在于，我们选取出的最优的参数数值只是在我们历史数据上成立的，就是说我们是往回看用这个或这组参数能够获得最大的收益，但行情的发展却是无法完全预料的，我们可以找到历史上表现最好的参数，但是这个参数未必在未来是最好的。因为每种系统设置参数的用意不同，更有甚者可能历史上最好的参数在未来可能就是一组很糟糕的参数。比如一个参数的设置刚好让你抓住了一波大行情，在参数优化取到这样的值时很有可能对未来没有任何帮助。当然有些参数优化是由于减少了平均的亏损率使你的系统的效果更好，这种参数优化可能对未来会有一定意义，但也不是绝对的，因为行情的发展有其不可预知的一方面。 所以参数优化的基本矛盾在于历史统计结果和行情未来发展之间的矛盾。我写本文的主要目的就是为了在这样的问题面前，我们该如何处理，如何辩证的看待参数优化带来的利与弊，更重要的是提供一个方法让大家面对参数优化的时候知道该怎么办。 统计研究 为了研究这个问题，首先我对我自己使用的一个很成熟的模型的各个参数值进行了测试，并把一些关键的数据如收益率，交易次数进行了统计。首先介绍一下我的交易系统，我的交易系统是属于趋势跟随型的一个交易系统，跟所有趋势跟随型的交易系统有着同样的特点。就是趋势形成的时候进入头寸，当权益回吐
1 机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。 7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法： 一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。 在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。 通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度max i ，最高车速m ax V ，正常行驶车速下百公里油耗Q ，原地起步加速时间t 等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩T emax ，及其转矩n M ，最大功率max e P 及其转速P n ，发动机最低油耗率min e g 和发动机排量h V 。 在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。 第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。 对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。 优选汽车发动机参数的方法: （1） 目标函数F （x ） 目标函数为汽车行驶的能量效率最高。 （2） 设计变量X ],,,,[max h M p e em V n n P T X
离心泵知识、性能参数与特性曲线要正确地选择和使用离心泵，就必需了解泵的性能和它们之间的相互关系。离心泵的主要性能参数有流量、压头、轴功率、效率等。离心泵性能间的关系通常用特性曲线来表示。 一、离心泵的概念：水泵是把原动机的机械能转换成抽送液体能量的机器。来增加液体的位能、压能、动能。原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量增加，从而使需要数量的液体，由吸入口经水泵的过流部件输送到要求的高处或要求压力的地方。 二、离心泵的基本构造 离心泵的基本构造是由六部分组成的，分别是：叶轮，吸液室，泵壳，转轴，托架，轴承及轴承箱，密封装置，基础台板等。 1、叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上
的的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。 2、泵壳，它是水泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。 3、转轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。 4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。轴承的依托为轴承箱。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3～3/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出，不利于散热；太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理！ 5、密封装置。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封装置，密封的间隙保持在0.25～1.10mm之间为宜。
汽车传动系参数的优化匹配研究 课题分析： 汽车的动力性、燃油经济性和排放特性是汽车的重要性能。如何在保证汽车具有良好动力性的同时尽量降低汽车的油耗并获得良好的排放特性，是汽车界需要解决的重大问题。传动系参数的优化匹配设计是解决该问题的主要措施之一。 汽车传动系参数的优化匹配设计是在汽车总质量、质量的轴荷分配、空阻及滚阻等量已确定的情况下，合理地设计和选择传动系参数，从而大幅提高匹配后汽车的动力性、燃油经济性和排放特性。 以往传动系统参数设计依靠大量的实验和反复测试完成，耗时长，费用高，计算机的广泛应用和新的计算方法的出现，使得以计算机模拟计算为基础的传动系设计可在新车的设计阶段就较准确地预测汽车的动力性、经济性和排放特性，经济且迅速。 目前国内围绕汽车传动系参数的设计和优化，主要在以下几个方面展开工作：①汽车传动系参数优化匹配设计评价指标的研究；②汽车传动系各部分数学模型的研究，特别是传动系各部分在非稳定工况下模型的研究；③按给定工况模式的模拟研究；④按实际路况随机模拟的研究；⑤传动系参数优化模型的研究；⑥模拟程序的开发和研究。 检索结果： 所属学科：车辆工程 中文关键字：汽车传动系参数匹配优化 英文关键字：Power train；Optimization；Transmission system; Parameter matching; 使用数据库：维普；中国期刊网；万方；Engineering village;ASME Digital Library 文摘： 维普： 检索条件: ((题名或关键词=汽车传动系)*(题名或关键词=参数))*(题名或关键词=优化)*全部期刊*年=1989-2008 汽车传动系统参数优化设计 1/1 【题名】汽车传动系统参数优化设计 【作者】赵卫兵王俊昌 【机构】安阳工学院,安阳455000 【刊名】机械设计与制造.2007(6).-11-13 【文摘】主要研究将优化理论引入到汽车传动系参数设计中，以实现汽车的发动机与传动系的最佳匹配，达到充分发挥汽车整体性能的目的。 汽车发动机与传动系优化匹配的仿真研究 【题名】汽车发动机与传动系优化匹配的仿真研究
一、SGA 1、Shared pool tunning Shared pool的优化应该放在优先考虑，因为一个cache miss在shared pool中发生比在data buffer中发生导致的成本更高，由于dictionary数据一般比library cache中的数据在内存中保存的时间长，所以关键是library cache的优化。 Gets：（parse）在namespace中查找对象的次数； Pins：（execution）在namespace中读取或执行对象的次数； Reloads：(reparse在执行阶段library cache misses的次数，导致sql需要重新解析。 1）检查v$librarycache中sql area的gethitratio是否超过90％，如果未超过90％，应该检查应用代码，提高应用代码的效率。Select gethitratio from v$librarycache where namespace=’sql area’; 2 v$librarycache中reloads/pins的比率应该小于1％，如果大于1％，应该增加参数shared_pool_size的值。Select sum(pins “executions”,sum(reloads “cache misses”,sum(reloads/sum(pins from v$librarycache; reloads/pins>1%有两种可能，一种是library cache空间不足，一种是sql中引用的对象不合法。 3）shared pool reserved size一般是shared pool size的10％，不能超过50％。 V$shared_pool_reserved中的request misses＝0或没有持续增长，或者free_memory 大于shared pool reserved size的50%，表明shared pool reserved size过大，可以压缩。 4）将大的匿名pl/sql代码块转换成小的匿名pl/sql代码块调用存储过程。 5）从9i开始，可以将execution plan与sql语句一起保存在library cache中，方便进行性能诊断。从v$sql_plan中可以看到execution plans。 6）保留大的对象在shared pool中。大的对象是造成内存碎片的主要原因，为了腾出空间许多小对象需要移出内存，从而影响了用户的性能。因此需要将一些常用的大的对象保留在shared pool中，下列对象需要保留在shared pool中： a. 经常使用的存储过程； b. 经常操作的表上的已编译的触发器 c. Sequence，因为Sequence移出shared pool后可能产生号码丢失。查找没有保存在library cache中的大对象： Select * from v$db_object_cache where sharable_mem>10000 and type in ('PACKAGE','PROCEDURE','FUNCTION','PACKAGE BODY' and kept='NO'; 将这些对象保存在library cache中：Execute dbms_shared_pool.keep(‘package_name’; 对应脚本：dbmspool.sql 7查找是否存在过大的匿名pl/sql代码块。两种解决方案：A．转换成小的匿名块调用存储过程 B．将其保留在shared pool中查找是否存在过
1.泵与风机的基本性能参数。 2. 离心式叶轮按出口安装角β2y的大小可分为三种型式。 3、泵与风机的损失主要。 4、离心式泵结构的主要部件。 5、轴流式通风机的主要部件。 1．泵与风机的性能曲线主要包括（）。 A扬程与流量、B轴功率与流量、C效率与流量。 2.泵与风机管路系统能头由（）项组成。 A流体位能的增加值、B流体压能的增加值、C各项损失的总和。 3、通风机性能试验需要测量的数据（）。 A压强、B流量、C功率、D、转速、E 温度。 4、火力发电厂常用的叶片泵（） A给水泵、B循环水泵、C 凝结水泵、D 灰渣泵。 5、泵与风机非变速调节的方式。（） A节流调节、B分流调节、C前导叶调节、E 动叶调节。 1.简述离心式泵与风机的工作原理 2. 影响泵与风机运行工况点变化的因素 3、泵与风机串并联的目的 4、比转速有哪些用途 1.有一单吸单级小型卧式离心泵，流量q v=68m3/h,NPSH c=2m,从封闭容器中抽送温度400C的清水，容器中液面压强为,吸入管路总的流动损失Σh w=，试求该泵的允许几何安装高度是多少（水在400C时的密度为992kg/m3。对应的饱和蒸汽压强7374Pa。）
2.有一输送冷水的离心泵，当转速为1450r/min时，流量q v=s，扬程H=70m，此时所需的轴功率P sh=1100KW，容积效率ηv=，机械效率ηm=，求流动效率为多少（已知水的密度ρ=1000kg/m3）。 1、试分析启动后水泵不输水（或风机不输风）的原因及解决措施 2.试分析泵与风机产生振动的原因 1、液力偶合器的主要部件，变速调节特点，性能特性参数，在火力电厂中的优点
优化环境配置参数,加 快C A T I A启动 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
1.优化环境配置参数，加快C A T I A启动优化CATIA的环境配置参数，可以让你的CATIA启动更快。 下面我们看看CATIA中的环境配置文件放在哪里？如图所示： 打开Envdir文件，这是环境配置文件放置的路径，根据这个路径找到环境配置文件CATenv。
按照图示操作。 参数如下： !---------------------------------------------------------- CNEXTBACKGROUND=no ! 开始时不显示蓝天背景 CATNoStartDocument=no ! 启动时不加载CATProduct 工作台 CNEXTSPLASHSCREEN=no ! 不显示启动行星动画,如果你想更换为自己的LOGO可替换如下文件即可！ ! 。。。。。。。\intel_a\resources\graphic\splashscreens\ !CNEXTOUTPUT=console ! 显示DOS命令和日志窗口，如果不需要出现DOS窗口可设 =no CATLM_ODTS=1 ! 启动时禁止license 错误信息 L_WILSON_LAN=1 ! 使用 Wilson's spline 曲线 CGM_ROLLINGOFFSET=1 ! 使用旋转偏移选项（GSD） TAILLE_MEMOIRE_CHOISIE=1 ! 优化IGES输出内存 SHOW_CST_CHILDREN=1 ! 草图绘制中，父级说明强调显示 MM_NO_REPLACE=1 ! 无关联组件装配复位 IRD_PRODUCTTOPART=1 ! 把 product转为PART的工具，要使用此命令，到装配设计工作台----tools--- Convert Product To Catpart MFG_MULTI_MP_APPLY=1 ! multi instantation the manufacturing process MFG_CATMFG_REMOVE_MOTION_TOOL_CHANGE=1 ! remove th GOTO X Y Z during toolchange in APT file !---------------------------------------------------------- ! V4/V5移植变量： KEEP_HIDDEN_ELEMENT=1 ! No Show Elements are migrated cleanV4Topology=1 ! It cleans topology automatically CATMigrSolidMUV4AsPart=1 ! By Pasting "As_SPEC" It migrates SolidM into CATPart REPORT_BREP_INFO=1 ! It makes migration report V5V4SaveAsVolume=1 ! It migrates *SOL to *VOL
实验六 PID 控制系统参数优化设计 一．实验目的： 综合运用MATLAB 中SIMULINK 仿真工具进行复杂控制系统的综合设计与优化设计，综合检查学生的文献查阅、系统建模、程序设计与仿真的能力。 二．实验原理及预习内容： 1．控制系统优化设计： 所谓优化设计就是在所有可能的设计方案中寻找具有最优目标（或结果）的设计方法。控制系统的优化设计包括两方面的内容：一方面是控制系统参数的最优化问题，即在系统构成确定的情况下选择适当的参数，以使系统的某些性能达到最佳；另一方面是系统控制器结构的最优化问题，即在系统控制对象确定的情况下选择适当的控制规律，以使系统的某种性能达到最佳。 在工程上称为“寻优问题”。优化设计原理是“单纯形法”。MATLAB 中语句格式为：min ('')X f s =函数名，初值。 2．微分方程仿真应用：传染病动力学方程求解 三．实验内容： 1．PID 控制系统参数优化设计： 某过程控制系统如下图所示，试设计PID 调节器参数，使该系统动态性能达到最佳。（习题5-6） 1020.1156s s e s s -+++R e PID Y 2．微分方程仿真应用： 已知某一地区在有病菌传染下的描述三种类型人数变化的动态模型为 11212122232 3(0)620(0)10(0)70X X X X X X X X X X X X ααββ?=-=?=-=??==?
式中，X 1表示可能传染的人数；X 2表示已经得病的人数；X 3表示已经治愈的人数；0.0010.072αβ==；。试用仿真方法求未来20年内三种人人数的动态变化情况。 四．实验程序： 建立optm.m 文件： function ss=optm (x) global kp; global ki; global kd; global i; kp=x (1); ki=x (2); kd=x (3); i=i+1 [tt,xx,yy]=sim('optzwz',50,[]); yylong=length(yy); ss=yy(yylong); 建立tryopt.m 文件： global kp; global ki; global kd; global i; i=1; result=fminsearch('optm',[2 1 1]) 建立optzwz.mdl:
如何解决在程序化交易中参数优化的问题程序化交易的书籍在市面上层出不穷，大多数打算进行程序化交易的朋友都会去阅读一两本或者更多。我敢肯定通过阅读大家会发现，这些书里面每一本都会提到交易模型的参数优化的问题。这是由于现代的计算机处理技术发展的同时也带来了一些困惑，程序化交易可以说是建立在计算机和通讯技术的基础之上的一种交易手段，如果没有这些基础设施，那么程序化交易也就不能存在。正是有了可以高速运行的CPU才使我们可以对参数进行优化。光凭技术手段并不足以解决所有交易的问题，这就是为什么说交易是一门艺术之所在，而我们使用机械的交易方法是为了尽可能的避免人为的判断和情绪对交易的不良影响，在我们没有形成自己的一套交易体系之前通过机械的方法来进行交易无疑可以少走很多弯路，把时间和金钱留给我们用来积累更多的经验，让我们首先确保在市场中生存，再去追求如何使交易变成艺术。因此作为一个力求以科学和规律的方法解决交易的问题的人，我试图通过本文来解决大家在程序化交易中参数优化这个矛盾的问题。 什么是参数优化 在这里首先我们介绍一下什么是参数优化，以便一些刚刚接触程序化交易的朋友阅读本文，已经了解这方面知识的朋友可以掠过本段。 对于一些模型来说会有一些参数，这些参数设置的主要含义可能是为模型提供一个周期，举个例子来说象n日均线上穿N日均线（n为短周期均线参数，N为长周期均线参数，一般短周期的移动平均要比长周期的变化要快，所以我们通过这两个不同周期的均线来制定交易计划），n和N参数的意义就是指定周期，一般来说参数的意义都与时间有关系（周期），但也有其他的用途。参数优化实际上就是利用计算机的处理能
发动机传动系统动力总成优化设计 发动机相当于汽车的心脏，在车辆整车总布置设计中，对发动机传动系统传动轴角度的校核是一项重要工作。如果发动机传动轴初始工作角度选取不当，会使其工作夹角很容易超出合理范围，造成传动轴零件的损坏，降低其使用寿命，恶化整车平顺。为保证传动轴设计寿命和整车性能，在设计初期就应对各传动轴夹角进行校核。 标签：发动机；参数化设计；传动轴夹角；动力优化 引言： 动力传动系统的弯曲共振是导致动力总成或传动系统的失效及车内振动噪声大的重要原因之一。系统的约束方式和状态对其固有频率和振型有重要影响。针对某轻卡在高速行驶工况出现的动力总成附件失效问题进行试验诊断，确定为动力传动系统弯曲共振导致。通过研究不同约束方式对动力转动系弯曲模态的影响，建立最符合整车实际运行状态的弯曲模态识别步骤及方法。悬置系统设计理论人体对低频振动比较敏感，在车辆前期开发过程中，对整车怠速工况下方向盘及座椅的振动进行预估并进行优化控制对于整车厂尤为重要，也是悬置系统前期开发设计时主要考虑的问题。 1悬置系统数学模型 动力总成悬置系统的固有模态频率一般在20Hz以下，动力总成的最低阶弹性体模态频率一般在150Hz以上，可将动力总成和车身视为刚体，动力总成悬置系统简化为刚体六自由度振动系统。建立动力总成质心坐标系，X轴与发动机曲轴线平行并指向发动机前端，Z轴与气缸中轴线平行并垂直向上，Y轴按右手定则确定。动力总成空间刚体的6个自由度为沿动力总成质心坐标系x、y、z轴3个方向的平动及绕x、y、z轴的转动角θx、θy、θz，其广义坐标的向量形式为[Q]T=[xyzθxθyθz]，利用拉格朗日方程可推导系统的振动微分方程为 忽略怠速工况下悬置系统的阻尼影响，式（1）可写成 式中：[M]，[K]——系统质量矩阵和刚度矩阵。利用动力总成质量、转动惯量、质心位置及悬置刚度参数，可求得系统的模态频率及振型。 1.2能量解耦理论动力总成 六自由度之间的振动一般是耦合的，施加在动力总成上的激励会激起系统的多个模态，使发动机的振幅加大，共振频率带变宽。根据（2）式求得的系统模态频率ωi（i=1，...，6）及振型矩阵准，用系统在各阶振动时各自由度方向振动能量占该阶振动总能量的百分比作为系统模态解耦的评价指标，用矩阵形式表示，可得到系统的能量分布矩阵。系统以第j阶模态频率振动时的最大能量为
系统性能优化方案 (第一章) 系统在用户使用一段时间后（1年以上），均存在系统性能（操作、查询、分析）逐渐下降趋势，有些用户的系统性能下降的速度非常快。同时随着目前我们对数据库分库技术的不断探讨，在实际用户的生产环境，现有系统在性能上的不断下降已经非常严重的影响了实际的用户使用，对我公司在行业用户内也带来了不利的影响。 通过对现有系统的跟踪分析与调整，我们对现有系统的性能主要总结了以下几个瓶颈： 1、数据库连接方式问题 古典C/S连接方式对数据库连接资源的争夺对DBServer带来了极大的压力。现代B/S连接方式虽然不同程度上缓解了连接资源的压力，但是由于没有进行数据库连接池的管理，在某种程度上，随着应用服务器的不断扩大和用户数量增加，连接的数量也会不断上升而无截止。 此问题在所有系统中存在。 2、系统应用方式（架构）问题(应用程序设计的优化) 在业务系统中，随着业务流程的不断增加，业务控制不断深入，分析统计、决策支持的需求不断提高，我们现有的业务流程处理没有针对现有的应用特点进行合理的应用结构设计，例如在‘订单、提油单’、‘单据、日报、帐务的处理’关系上，单纯的数据关系已经难以承载多元的业务应用需求。 3、数据库设计问题（指定类型SQL语句的优化）
目前在系统开发过程中，数据库设计由开发人员承担，由于缺乏专业的数据库设计角色、单个功能在整个系统中的定位模糊等原因，未对系统的数据库进行整体的分析与性能设计，仅仅实现了简单的数据存储与展示，随着用户数据量的不断增加，系统性能逐渐下降。 4、数据库管理与研究问题(数据存储、物理存储和逻辑存储的优化) 随着系统的不断增大，数据库管理员（DBA）的角色未建立，整个系统的数据库开发存在非常大的随意性，而且在数据库自身技术的研究、硬件配置的研究等方面未开展，导致系统硬件、系统软件两方面在数据库管理维护、研究上无充分认可、成熟的技术支持。 5、网络通信因素的问题 随着VPN应用技术的不断推广，在远程数据库应用技术上，我们在实际设计、开发上未充分的考虑网络因素，在数据传输量上的不断加大，传统的开发技术和设计方法已经无法承载新的业务应用需求。 针对以上问题，我们进行了以下几个方面的尝试： 1、修改应用技术模式 2、建立历史数据库 3、利用数据库索引技术 4、利用数据库分区技术 通过尝试效果明显，仅供参考！
机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。 7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法：一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。 在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度imax，最高车速Vmax，正常行驶车速下百公里油耗Q，原地起步加速时间t等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩Temax，及其转矩nM，最大功率Pemax及其转速nP，发动机最低油耗率gemin和发动机排量Vh。 在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。 第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。 对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。 优选汽车发动机参数的方法: （1）目标函数F（x） 目标函数为汽车行驶的能量效率最高。 （2）设计变量X X [Tem,Pemax,np,nM,Vh] （3）约束条件 1）发动机性能指标的要求 发动机转矩适应性要求： 1.1≤Tem/TP≤1.3 转矩适应性系数也可参考同级发动机试验值选取。发动机转速适应性要求： 1.4≤np/nM≤ 2.0 如果nM取值过高，使np/nM<1.4，则可能使直接档稳定车速偏高，汽车低速行驶稳定性变差，换档次数增多。 2）汽车动力性要求 最大爬坡度要求：
Journal of Oil and Gas Technology 石油天然气学报, 2018, 40(6), 100-104 Published Online December 2018 in Hans. https://www.doczj.com/doc/f52694921.html,/journal/jogt https://https://www.doczj.com/doc/f52694921.html,/10.12677/jogt.2018.406127 Study on Optimized Operation Scheme of Water Injection System Jiajun Xu1, Dongxu He1, Yuanfa Zhang1, Xinchang Yu2, Tao Ding3, Shouqin Li3 1Shengli Oil Production Plant, Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying Shandong 2College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum (Huadong), Dongying Shandong 3Dongxin Oil Production Plant, Shengli Oilfield Company, SINOPEC, Dongying Shandong Received: Sep. 30th, 2018; accepted: Oct. 28th, 2018; published: Dec. 15th, 2018 Abstract In consideration of the actual situation of pressure loss and energy consumption of the water in-jection system in the oil production plant, by using the finite element analysis and hydraulic prin-ciple, according to the topological structure characteristics of the oilfield water injection system, the mathematical model of the injection pump combination optimization and the simulation mod-el of the oilfield water injection system were established, and the graphic methods of parallel op-eration of water injection pump were proposed. Based on the technical principle of simulation and optimization for oilfield water injection system, the water injection system management and op-timization platform is established, the optimal scheme of pump station operation is found through optimization model, and the purpose of energy saving and consumption reduction in water injec-tion system is achieved. Keywords Water Injection System, Mathematical Model, Simulation Model, Optimized Management Platform, Optimized Operation Plan
优化滤池运行参数的几点做法 上海南汇自来水有限公司李梅，顾春平 摘要青草沙原水切换后，对水厂的生产和水质管理要求更高，通过发挥在线水质仪表的作用，加强过程监控，及时发现和解决航头水厂一期滤池运行中出现的问题，确保出厂水质安全、稳定。 关键词：在线水质仪表监测气水反冲洗均质滤料滤池反冲洗程序过滤周期1引言 随着青草沙原水的切换，原水水质的改 善，对制水生产的管理和水质控制指标的要求 有了进一步的提高，近期通过发挥在线水质仪 表的监测作用，加强水质指标数据的分析，发 现航头水厂一期滤池在反冲洗过程中存在滤后 水浊度突变的现象，对此，通过原因排查分 析，进行滤池清水阀门维修，科学调控反冲洗 程序，优化调整过滤周期，有效解决了滤后水 浊度突变问题，确保了出厂水质安全、稳定。 2航头水厂一期滤池基本情况及出现的问题 航头水厂一期滤池原设计为普通快滤池， 处理规模12万吨/天，共有10个滤格，成双
行排列，每行5格，中间是管廊，单格滤池 面积83.64m2（滤砂面积71.40m2）。2001 年改造成气水反冲均质滤料滤池。设计滤速 7.84 m/h，石英滤砂粒径0.8～1.0mm，滤料 厚度1.20m，支撑层滤砂粒径2.0mm，厚度 0.05m；滤池反冲洗采用气、水反冲加表扫方 式；池体结构由于条件限制未作大的改动。 自2012年12月初开始，在线滤后及出厂 浊度仪读数显示，航头水厂一期滤池反冲洗 过程中存在滤后水浊度明显升高的现象，有 6～7个滤格反冲时，滤后水浊度由冲洗前的 0.15NTU左右，一路飙升至2NTU以上，从 而对出厂水造成一定的水质波动，见图1。 3原因查找分析 针对以上问题，通过逐一分析排查，找出 问题症结所在。 3.1清水阀门渗漏 在排除在线浊度监测仪表问题的情况下，图1异常情况下航头出厂水浊度曲线首先考虑为清水阀门渗漏致使部分冲洗高浊度水流入清水总渠引起滤后水浊度升高，对此，通过手动控制滤格运行状态，关闭进水阀和清水阀，测试3分钟内滤格液位变化值，液位均有不同程度下降，严重者3分钟液位下降10cm以上，证明清水阀门的确存在渗漏，于是对阀门进行调节和维修，基本解决了清水阀渗漏问题。但滤格反冲洗过程引发滤后水浊度波动的现象仍然存在，可见，清水阀门渗漏并非根本原因所在。3.2池体改造不彻底，反冲洗程序设置存在不适应一期滤池改造时由于条件限制，只是将配水系统由大阻力配水改为小阻力配水，将滤料改为石英砂均质滤料，单一水反冲洗改为气水反冲洗，而池体结构基本未作改动；反冲洗控制程序上采用与二期V型滤池相同的设置，即：启动程序—关闭进水阀—清水阀开度调至100%，降低滤池水位至目标值—气冲3分钟—气水混冲5分钟—水冲6分钟。考虑到二期V型滤池反冲洗时并未发现滤后浊度猛增的情况，那么很可能是滤池结构上改造不彻底，是遗留问题引起的。为了进一步查找问题原因，寻求解决措施，直接对滤后 管路开孔取样，检测反冲洗全过程滤后管路内
系统性能调优 概述 性能优化的思路 首先是较为精准的定位问题，借助于相应的工具包，分析系统性能瓶颈在哪，在根据其性能指标，以及所处于层级决定选择优化的方式方法。在选择优化的方式方法时，大家可以参照以下章节调优方法，架构优化递进，进行正确的，有针对性，有步骤的优化。可能会发现部分指导思想或许有相悖嫌疑，大可不必较真，系统优化的过程本身就是一个不断分离+共享的组合拳，至于具体选择哪种优化方式，根据具体需求来定，但大型应用发展的总体思路是不断分离，在通过索引（非数据库）进行关联起来， 切记：优化一定要对系统进行细致的望闻问切，找到性能问题根源切入点，而不被表象迷糊，对症下药，发现病症所在的医生并不比操作手术刀的医生水平差。本文有工具包一章节，对于需要做优化的人员，需要熟悉，他就是我们诊断所用的CT，例如我们发现内存高了，首先想到不是内存不够用，而是为什么如此消耗内存，用工具看看内存消耗在什么地方，试想之，如在医院，病人告诉医生，他心脏不好，医生就换心脏，那样的话，每个人只要熟练掌握菜刀，都可以做医生 迭代优化
性能优化未必一次性就能满足的，可能此处瓶颈消失了，系统一旦运转快速后，在其他地方又发现新的性能瓶颈，所以性能优化是一个迭代的工作。直至满足系统需要的性能指标。 优化的成本 系统性能设计或优化是否可以一步升天，按照最好的分布式架构进行设计和优化呢，单个节点一直也运转及其健康，理论上是可以达到共产国际的，但实际实施层面不可取，必须结合实际的非功能需求进行设计和优化，一则一步到极致的话，系统的成本太过虑庞大，光是性能设计和优化的成本就高于系统本身给客户所提供的价值，也造成研发成本开销过大。二则好像能够架构这样完美系统的人还没诞生。所以一句话也同样适合架构师：有理想而不理想化，废话少扯：具体见法则 调优方法 数据库优化 很多应用，优化DB往往是最直接，最方便，见效最显著的，但并非所有的系统性能都处在瓶颈，或者DB瓶颈解决之后，可能应用层瓶颈，WEB层瓶颈，甚至架构瓶颈都会冒出来了,所以数据库优化十分重要，但往往很多人理解系统优化就是数据库优化，是不全面的。优化角色一般推荐具备较深数据知识的程序员，或者专业的DBA,而不只是会CRUD开
优化掺水系统运行参数降低管线堵塞 任灿升李建厂 摘要：针对王集油田存在的原油含蜡量高、凝固点高、产出液温度低，而掺水系统因部分管线老化不能提高压力，容易堵塞管线的现状，通过优化掺水系统运行参数，并结合超导洗井、套管加药等措施，有效地降低了油井及管线堵卡情况的发生，提高了生产时率，保证系统的平稳运行，创造了一定的经济效益。 关键词：凝固点高；管线堵；掺水；优化 1王集油田掺水系统运行现状 王集油田的掺水系统由王集和柴庄两部分组成。王集掺水系统为1、2、3、7、8号站的油井提供掺水，它由一台离心掺水泵提供动力，通过低压蒸气换热器加热。柴庄掺水系统为4、5、6号站提供掺水，由燃气水套炉供热，具体情况见下表： 表二王集油田掺水系统状况 整个系统除通往1号计量站掺水干线安装了流量计外，其余井站都未配置，掺水的配参主要通过压力调整，不能够准确计量，造成有些掺水量不足，有些则存在掺水过量，没有做到合理配置，系统运行不科学。 这两个分系统都存在部分掺水管线老化，耐压强度不够的情况，其中2、3、4、5、6、7号计量站管线较老，掺水压力只能限定在一定范围，导致有些油井掺水量不足，而温度不能保障。1、8号计量站管线虽然投运较晚，但是距离远，最远的单井距掺水泵有4-5公里，导致掺水热量、能量损失多，有些达不到加热降凝的目的。因此管线堵塞时有发生，不仅影响了产量，而且造成成本的浪费。 表二王集油田部分井站分布概况 2掺水系统工艺原理 王集油田的原油存在含蜡量较高、凝固点高、产出液温度较低的特点，这与其井深较浅、
油藏温度低以及目前注的常温的清水有关。具体见下表一。 表一王集油田原油物性及注水情况表 由上表可以看出，王集油田生产系统中产出液温度一般低于原油的凝固点，这样原油凝结的可能性很大，地面管线就很可能经常因产出液结蜡及粘度增大而使回压上升甚至出现管线堵塞。为保证系统正常运转，目前采用掺热水的工艺。 王集油田的掺水工艺就是在井口掺入由中转站经加热后的三相分离器脱出污水，使油井产出液温度升高，从而能够顺利输至计量站、中转站。 3优化的措施 经我们调查发现，容易发生堵塞情况的单井管线，往往是那些原油凝固点高、产出液含水低而且距离远的井，干线堵塞情况很少（这也可以说明掺水的总量是充足的，有优化的空间）。因此主要从这些井入手，具体分为三种方案。 3.1.一些距离较远的井站，一般管线较新，耐压强度高，主要采取加大掺水压力，提高掺水量。这样不仅提高了流速，而且温度损失降低，如1号站。 3.2.对于管线老化严重，承压强度低的井站，采取对单井调整不同的压力和水量，并增加热洗清蜡次数，通过热洗清蜡油井管柱，经常清洗地面管线内的结蜡，从而减低回压，增加掺水量，提高产出液温度。 3.3.对于那些含水极低，但产量较高的重点井，则在尽可能加大掺水压力的基础上，结合热洗清蜡、套管加防蜡剂的方法。 在上述方案的基础上，实行冬夏不同的运行参数来保证整个生产系统的安全平稳。 4实施情况及效果 首先根据井站的距离、管线的承压程度及油井的产量、含水、温度，在掺水泵分流阀组进行首次优化，对那些需要较高掺水量的站按预先经估算的参数进行调整，使该站的管压达到需求。第二步就是在计量站计量间分水阀组进一步调整，这一步较为关键。有些井含水较高（高于70％）、回压低，不需很多掺水量，对于这样的井，我们一般控制掺水量一般控制在与产出液量为0.5～1：1；这样多余的水就可以掺入那些含水低、油量较高的大头井，产