基于LabVIEW和Python的水泵数字孪生平台设计
王文杰
彭文杰
裴吉
袁寿其
江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心,江苏镇江 212013
摘要：[目的]采用数字孪生技术,结合机器学习和计算流体力学引入模态分解技术,实现对高维流场降阶.[方法]基于LabVIEW和Python开发水泵数字孪生平台,包括数据采集、数值仿真、内流分析与反馈调控4个模块,平台通过传感器将仿真边界条件参数定时采集、自动导入仿真软件进行计算,内流可视化与反馈调控,优化水泵运行维护.与传统系统相比,该平台可实时监控水泵、主动调控,减少停机时间,降低维修成本,提升数字孪生技术在水泵中的"四预"能力.为降低计算资源,以叶轮为研究对象,采用Ansys CFX仿真软件进行瞬态计算,以流场压力数据作为模态分解的支撑,采用本征正交分解对三种不同工况下的压力流场进行模态分解,评估流场重构精度并分析不同模态下的主导频率.[结果]数字孪生平台应用于水泵试验台,实现自动采集与仿真计算,且模态分解结果显示前5阶模态占流场大部分能量,均超70％,但呈不同的误差特征,相较于设计工况与大流量工况,小流量工况内流更加不稳定,主要归因于叶轮流道中部区域的流动分离以及叶轮出口区域的动静干涉作用.此外,3种工况下,第1阶与第2阶模态的主导频率为轴频(48.33 Hz),而高阶模态对应于主频的倍频,可能与叶轮流动的不对称性相关.[结论]基于水泵试验台的数字孪生平台成功解决了水泵实时工况与仿真计算之间的脱节问题,显著提升了系统的智能化水平.
关键词：水泵数字孪生虚拟仿真状态监测模型
分类号：S277.9+2(农田水利)TH311(泵)
资助基金：水利部重点实验室开放研究基金(Z0202042022)
论文发表日期：2026-05-31
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 29-39 )
英文信息