35、地下水短缺地区潜水泵的控制方法及纳米流体中颗粒的滑移效应研究

地下水短缺地区潜水泵的控制方法及纳米流体中颗粒的滑移效应研究

在水资源利用和工业工程领域，地下水的有效抽取以及纳米流体的流动特性研究至关重要。本文将探讨地下水短缺地区潜水泵的PI加前馈控制方法，以及纳米流体中Fe₃O₄纳米颗粒在非线性拉伸表面的滑移效应。

1. 地下水短缺地区潜水泵的PI加前馈控制

地下水是满足家庭、工业和农业用水需求的宝贵资源，但在许多地区，特别是地下水短缺地区，夏季前井中的地下水流入量往往不足以满足水泵的抽水能力。这可能导致水泵在无负载条件下运行，消耗电力，损坏轴承部件，甚至因过热而损坏。为了解决这个问题，研究人员设计了一种用于水泵电机的控制器，该控制器能使水泵电压与地下水流入量成正比，并保持井中的水位足够高，确保水泵始终浸没在水中。

1.1 系统过程与控制问题表述

研究人员将一个众所周知的水箱系统学术模型进行了修改，将代表地下水库的水箱2通过管道连接到代表井的小型水箱1的底部。初始时，两个水箱都充满了水。当水箱1中的潜水泵开始抽水时，水位下降，由于水箱之间的水位差，产生了代表地下水流动的水流。持续从水箱1抽水会导致水箱2（地下水库）的水位下降。当水泵关闭或水位降至水泵以下时，水箱2到水箱1的水流将停止。

• 工作过程 ：潜水泵由电机、泵和电缆组成，安装在井的足够深度处。通常，电机泵会被提供固定的电源电压，使其以恒定的流量抽取地下水。地下水从水库底部进入水箱，潜水泵为水提供压力提升，同时水库中的水会流向水箱以维持水位。为了实现最佳的抽水效果，在井中缺水的情况下，需要控制水泵电压。
• 控制目标与操作约束 ：控制目