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低比转速混流式水轮机转轮上冠型线的优化方法 被引量:2
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作者 文哲男 张英莉 +1 位作者 巴德纯 岳向吉 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期839-843,共5页
通过混流式水轮机转轮上冠型线的优化,以提高水轮机效率为目的,基于ISIGHT软件集成GAMBIT和ANSYS FLUENT16.0软件,采用实验设计的最优拉丁超立方(optimal Latin hypercube,OLH)方法提出了80组设计方案.然后运用ANSYS FLUENT16.0软件对... 通过混流式水轮机转轮上冠型线的优化,以提高水轮机效率为目的,基于ISIGHT软件集成GAMBIT和ANSYS FLUENT16.0软件,采用实验设计的最优拉丁超立方(optimal Latin hypercube,OLH)方法提出了80组设计方案.然后运用ANSYS FLUENT16.0软件对各方案进行数值计算,以设计工况下的水轮机效率为目标函数,进而用响应面方法(response surface method,RSM)得到近似模型.最后结合粒子群优化(PSO)算法进行自动优化设计,提出一种低比转速混流式水轮机转轮上冠型线的优化设计方法.该方法应用于模型混流式水轮机转轮上冠型线的优化设计,结果表明:优化后水轮机水力效率提高0.35%,从而为混流式水轮机转轮上冠型线的优化设计提供了合理有效的途径. 展开更多
关键词 混流式水轮机 转轮上 数值模拟 PSO算法 计算流体力学
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混流式水轮机进动过程中转轮上冠转动流体力矩研究
2
作者 宋兵伟 马震岳 +1 位作者 堀口祐憲 辻本良信 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期876-882,共7页
通过模型实验和基于整体流动模型的数值模拟研究了混流式水轮机进动过程中作用在转轮上冠的转动流体力矩的基本特性.模型实验中的转轮用一个圆盘来模拟,其上冠与后顶盖之间形成一个很小的轴向间隙.内向流由外部水泵供给.检验分析了间隙... 通过模型实验和基于整体流动模型的数值模拟研究了混流式水轮机进动过程中作用在转轮上冠的转动流体力矩的基本特性.模型实验中的转轮用一个圆盘来模拟,其上冠与后顶盖之间形成一个很小的轴向间隙.内向流由外部水泵供给.检验分析了间隙内泄漏流速、径向间隙进口处的预旋速度和轴向间隙宽度对流体力矩的影响.研究结果表明,进动流体力矩在很小的正向进动角速率比区间内对转轮的进动具有自激效应,并且进口处预旋速度对自激区间的影响显著.通过对转轮进动过程中流体所产生的转动力矩在转轮旋转和不旋转两种情况下的比较,得出了法向流体力矩在转轮只有进动没有旋转的情况下对转轮的进动没有自激效应.法向流体力矩对进动所产生的自激效应是由转轮转动所形成的漩涡流引起的. 展开更多
关键词 水力机械 流体力矩的自激效应 模型实验和数值模拟 混流式水轮机转轮上冠 进动
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650 MW混流式水轮机转轮应力测试研究
3
作者 李胤 刘绪军 +3 位作者 张海库 曹登峰 李贵吉 谭晓霞 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2024年第5期491-500,共10页
频繁启停、低负荷运行等不利工况给混流式水轮机的安全稳定运行带来了直接的威胁,由此长期积累的疲劳损害和裂纹影响了转轮寿命。本文介绍了应力测试的基本原理,讨论了应力现场测试在测点和设备布置方面的关键点,并在一台650 MW混流式... 频繁启停、低负荷运行等不利工况给混流式水轮机的安全稳定运行带来了直接的威胁,由此长期积累的疲劳损害和裂纹影响了转轮寿命。本文介绍了应力测试的基本原理,讨论了应力现场测试在测点和设备布置方面的关键点,并在一台650 MW混流式水轮机上开展了转轮叶片的应力测试及研究。测试结果表明,叶片在开机过程中承受了很大的动应力,极易导致裂纹的产生。在不同负荷范围内,水轮机的水力稳定性与叶片应力水平及特征密切相关,是制约混流式水轮机安全运行范围的重要因素之一。为保证水轮机的安全运行和长期服役,需优化现有的开机过程,并尽量使水轮机在当前水头对应的最优负荷区运行,降低转轮应力以保证运行安全。 展开更多
关键词 混流式水轮机 转轮应力 转轮裂纹 疲劳损害 宽域运行 现场测试
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大型混流式水轮机转轮应力研究综述
4
作者 廖茂 巩鑫 +2 位作者 杨兵 李贵吉 曹登峰 《水电站机电技术》 2024年第3期13-16,115,共5页
混流式水轮机转轮的裂纹问题,降低了转轮的使用寿命,给机组运行带来了安全隐患,也是制约大型机组宽域运行的主要因素之一。混流式水轮机在低负荷工况的水力稳定性,决定了其运行的安全稳定范围。而叶片裂纹的产生及发展,与叶片在不同工... 混流式水轮机转轮的裂纹问题,降低了转轮的使用寿命,给机组运行带来了安全隐患,也是制约大型机组宽域运行的主要因素之一。混流式水轮机在低负荷工况的水力稳定性,决定了其运行的安全稳定范围。而叶片裂纹的产生及发展,与叶片在不同工况下的应力特性密切相关。本文总结了混流式水轮机裂纹出现的不同原因,分析了裂纹处理及预防的不同案例,详细对比了三种转轮应力研究方法的不同,最终对大型混流式水轮机转轮应力的研究前景做了总结和展望。 展开更多
关键词 混流式水轮机 宽域运行 转轮应力 裂纹处理
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高寒大温差地区大型混流式水轮机转轮现场制作工艺研究
5
作者 黄鹏 宿科 《四川水力发电》 2024年第3期93-97,共5页
巴塘水电站作为金沙江上游高海拔地区的重要梯级电站,面临大型设备运输困难,各部件组装过程中加工工艺受限等问题。国内首次在厂房附近进行高寒大温差地区现场制造组装大型混流式水轮机转轮,并实现两台机组转轮静平衡试验零配重。笔者... 巴塘水电站作为金沙江上游高海拔地区的重要梯级电站,面临大型设备运输困难,各部件组装过程中加工工艺受限等问题。国内首次在厂房附近进行高寒大温差地区现场制造组装大型混流式水轮机转轮,并实现两台机组转轮静平衡试验零配重。笔者详细介绍了大型混流式水轮机转轮的现场组焊、加工、热处理、静平衡等及各工艺流程的质量控制,为后续高寒大温差地区电站的转轮组装工艺提供参考经验。 展开更多
关键词 混流式水轮机 转轮 高寒大温差 零配重
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混流式水轮机转轮更换安装施工技术
6
作者 周锐锋 《安装》 2024年第S2期44-46,共3页
本文结合某水电站水轮机转轮更换安装施工项目,介绍了混流式水轮机转轮更换安装标准施工工艺流程,整个转轮更换过程中的质量标准及技术要求,以及施工过程中的质量控制。通过精细的施工管理和质量控制,可以确保新转轮的安装精度和使用性... 本文结合某水电站水轮机转轮更换安装施工项目,介绍了混流式水轮机转轮更换安装标准施工工艺流程,整个转轮更换过程中的质量标准及技术要求,以及施工过程中的质量控制。通过精细的施工管理和质量控制,可以确保新转轮的安装精度和使用性能,从而保证水电站的稳定运行和高效发电。结果表明,经过改造后机组稳定性、可靠性等得到极大提升,其经验可为其他类似水电站的转轮技术改造工作提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 混流式水轮机 转轮更换 安装质量标准 技术改造
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卧轴双转轮混流式水轮机的优化设计 被引量:7
7
作者 郑源 杨春霞 +2 位作者 周大庆 沈明辉 李效旭 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2012年第3期341-345,共5页
采用CFD计算分析了国外某电站的卧轴双转轮混流式水轮机组效率较低、空化性能较差的原因:主要是流道复杂,水流不畅,导致水力损失较大.由于不允许对流道进行调整,因而只能对转轮部分进行优化研究.转轮优化从3个方面进行:采用不同的叶片... 采用CFD计算分析了国外某电站的卧轴双转轮混流式水轮机组效率较低、空化性能较差的原因:主要是流道复杂,水流不畅,导致水力损失较大.由于不允许对流道进行调整,因而只能对转轮部分进行优化研究.转轮优化从3个方面进行:采用不同的叶片翼型、调整转轮上冠线的曲度和左右转轮叶片位置.基于N-S方程和Spalart-Allmaras湍流模型,采用SIMPLIC算法,对优化后水轮机的全流道进行了三维定常湍流计算,获得了各过流部件的流动细节,预估了水轮机的性能.计算结果表明:采用Ⅲ型叶片转轮、B形上冠线,并且当左右2个转轮叶片位置不同这一方案时,水轮机过流量增大到28.55 m3/s,左转轮效率达92.24%,右转轮效率达91.78%.同时分析了计算转轮上的绝对压力值,得到了分别采用Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型叶片转轮的空化情况,结果表明:Ⅲ型叶片转轮的空化性能最好. 展开更多
关键词 转轮混流式水轮机 三维湍流计算 卧轴 空化 优化
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基于CFD混流式水轮机上冠转轮泵结构优化研究
8
作者 贵辛未 牧振伟 +2 位作者 郭彤 夏庆成 张治山 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期377-383,共7页
为研究中高水头混流式水轮机上冠转轮泵工作特性及优化可行性,以红山嘴一级电站3号水轮机为例,建立现转轮泵及11种结构优化模型,利用CFD商业软件,基于SST湍流模型对不同结构转轮泵在9种流量工况下展开数值模拟。将上冠流道泄漏水流动特... 为研究中高水头混流式水轮机上冠转轮泵工作特性及优化可行性,以红山嘴一级电站3号水轮机为例,建立现转轮泵及11种结构优化模型,利用CFD商业软件,基于SST湍流模型对不同结构转轮泵在9种流量工况下展开数值模拟。将上冠流道泄漏水流动特性、主轴密封真空度及转轮泵效率作为研究指标,结果表明:上冠流道泄漏水流动特性依赖于转轮泵的结构类型;减小转轮泵“泵盖高度比”或斜置动泵叶对提高主轴密封真空度均有显著效果(最佳结构可提高66.9%),同时须兼顾其工作效率;额定工况下,转轮泵工作效率较低,建议转轮上冠开设合适的泄水孔补给流量提高其效率;该电站可将泵叶斜置45°、泵盖高度比Hp=0.0543的转轮泵作为最佳改进方案。 展开更多
关键词 数值模拟 混流式水轮机 泄漏量 转轮 主轴密封 效率
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混流式水轮机转轮叶片出口水压脉动试验研究 被引量:4
9
作者 陈锐 彭忠年 +1 位作者 徐国珍 张建光 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 1999年第11期30-32,共3页
由于混流式水轮机在高水头部分负荷区域运行时内部流态非常复杂,可能会出现叶道涡及尾水管涡带等水力不稳定现象.为了探讨在转轮叶片间存在不同水流状态时叶片出口处的水压脉动情况,专门在JF1055模型水轮机上进行了10个工况、3个测点... 由于混流式水轮机在高水头部分负荷区域运行时内部流态非常复杂,可能会出现叶道涡及尾水管涡带等水力不稳定现象.为了探讨在转轮叶片间存在不同水流状态时叶片出口处的水压脉动情况,专门在JF1055模型水轮机上进行了10个工况、3个测点位置的水压脉动试验研究.试验是在高精度水力机械模型通用试验台上进行的.试验分两步进行,第一步为不带小铜管试验,第二步为带小铜管试验.试验结果表明,紧靠转轮下环叶片出口处的水压脉动幅值约为尾水锥管上常规测点处水压脉动幅值的3~5倍. 展开更多
关键词 水压脉动 叶道涡 混流式 水轮机 转轮 模型试验
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混流式水轮机转轮的计算机设计研究 被引量:6
10
作者 林汝长 瞿伦富 +1 位作者 陈乃祥 曹树良 《动力工程》 CSCD 1990年第2期15-19,共5页
概要介绍混流式水轮机转轮计算机设计的水力设计方法,其一般原理同样适用于离心泵和混流泵叶轮的设计。
关键词 水轮机 混流式 转轮 计算机 设计
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水动冷却塔直驱混流式水轮机转轮数值模拟优化 被引量:5
11
作者 陈洋 周大庆 +1 位作者 李玲玉 陈世凡 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2014年第7期600-605,共6页
针对比转数仅有54的水动冷却塔直驱混流式水轮机,选取影响水轮机转轮效率的6个重要水力参数β1,β2,b0/D1,Φ/D1,Z,a/D1,每个因素取2个水平,设计L8(27)正交表,生成8个设计方案.通过CFD软件分别对8个方案的水轮机进行全流道数值模拟,采... 针对比转数仅有54的水动冷却塔直驱混流式水轮机,选取影响水轮机转轮效率的6个重要水力参数β1,β2,b0/D1,Φ/D1,Z,a/D1,每个因素取2个水平,设计L8(27)正交表,生成8个设计方案.通过CFD软件分别对8个方案的水轮机进行全流道数值模拟,采用理论分析和CFD技术分析转轮水力损失特性,对比其结果、优化转轮参数,再将优化后方案进行数值模拟和外特性试验,对比得到的结果,表明使用正交化方法结合CFD技术可在较少的试验方案下有效地改进水轮机叶轮水力性能,达到水轮机优化设计的目的.在设计流量点Q为5 000 t/h处,优化后的模型转轮输出功率为156.57 kW,水轮机效率达到86.51%;数值模拟效率比试验效率低0.11%,实测结果的基本趋势与数值模拟结果相一致. 展开更多
关键词 转轮 水动冷却塔 混流式水轮机 L8(2^7)正交表 数值模拟 外特性试验
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混流式水轮机转轮抗磨蚀水力性能研究 被引量:3
12
作者 吴钢 权先璋 +2 位作者 张进锐 田成东 刘红庄 《水力发电》 北大核心 2004年第1期46-48,共3页
转轮严重磨蚀是在多泥沙河流运行的水轮机普遍存在的问题。通过对含泥沙水流在水轮机转轮内流动特性的研究,成功设计出抗磨蚀的混流式水轮机转轮。该转轮已在九子溪水电站运行了4年半时间,未进行过磨蚀修复,机组还增容15.3%。实践证明... 转轮严重磨蚀是在多泥沙河流运行的水轮机普遍存在的问题。通过对含泥沙水流在水轮机转轮内流动特性的研究,成功设计出抗磨蚀的混流式水轮机转轮。该转轮已在九子溪水电站运行了4年半时间,未进行过磨蚀修复,机组还增容15.3%。实践证明,磨蚀研究成果及转轮设计思想是正确的。 展开更多
关键词 混流式水轮机 转轮 抗磨蚀 增容 九子溪水电站
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混流式水轮机转轮叶片残余应力测试 被引量:7
13
作者 黄振峰 温洁明 沈炜良 《广西工学院学报》 CAS 1999年第1期77-80,共4页
本文针对岩滩电厂水轮机转轮叶片经常出现裂纹的实际问题,应用盲孔释放法实测了转轮叶片裂纹经补焊处理后热影响区的残余应力,为分析转轮叶片裂纹产生原因提供了试验依据。
关键词 水轮机 残余应力 测量 转轮 叶片 混流式水轮机
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卧式双轮混流式水轮机转轮强度分析 被引量:3
14
作者 张福星 郑源 杨春霞 《水电能源科学》 北大核心 2012年第4期119-121,共3页
将流体动力学分析软件CFD与有限元软件ANSYS相结合,对挪威Borregarrd Trlandsfoss水电站机组的卧式双轮混流式水轮机转轮在额定工况和最大载荷工况下的强度进行了静力分析,并计算出了其应力和位移分布情况。结果表明,两种工况下,叶片... 将流体动力学分析软件CFD与有限元软件ANSYS相结合,对挪威Borregarrd Trlandsfoss水电站机组的卧式双轮混流式水轮机转轮在额定工况和最大载荷工况下的强度进行了静力分析,并计算出了其应力和位移分布情况。结果表明,两种工况下,叶片出水边与上冠连接处均出现了非常明显的应力集中;最大等效应力均出现于转轮叶片出水边与上冠连接处,此处易产生疲劳破坏;最大位移均出现于下环处,即对振动较敏感的部位。 展开更多
关键词 卧式双轮混流式水轮机 转轮 强度分析 应力 位移
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混流式水轮机进动过程中上冠间隙内流场特性分析 被引量:2
15
作者 宋兵伟 马震岳 +1 位作者 堀口祐憲 辻本良信 《水电能源科学》 北大核心 2010年第5期112-116,共5页
通过模型试验与数值模拟相结合的方法研究了混流式水轮机进动过程中上冠间隙内的流场特性。模型试验中通过改变径向间隙入口处的预旋速度,分析了预旋速度对间隙内部定常压力的影响,测定了在不同进动速率比条件下间隙内的非定常脉动压力... 通过模型试验与数值模拟相结合的方法研究了混流式水轮机进动过程中上冠间隙内的流场特性。模型试验中通过改变径向间隙入口处的预旋速度,分析了预旋速度对间隙内部定常压力的影响,测定了在不同进动速率比条件下间隙内的非定常脉动压力分布。采用Fortran语言编译实现了基于整体流动模型的数值模拟分析,通过对试验和数值模拟得到的定常和非定常压力结果的比较,获得了整体流动模型能定性模拟转轮进动过程中上冠间隙内的流场特性,通过分析不同进动速率比下非定常压力幅值和幅角分布曲线,提出了自激幅角的概念,并检验分析了预旋速度对非定常压力和非定常速度分布的影响。研究结果可为解决实际工程中水轮机组由间隙密封内不均匀流场产生的流体力矩所导致的自激振动提供理论依据和技术支持。 展开更多
关键词 混流式水轮机 转轮上间隙 模型试验 整体流动模型 定常和非定常压力 定常与非定常速度
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混流式水轮机转轮的刚强度分析 被引量:3
16
作者 徐斌 廖伟丽 逯鹏 《水电能源科学》 2006年第2期8-11,共4页
运用CFX软件对混流式转轮不同工况下的流场进行计算,得出作用在转轮上的压力。通过有限元软件把叶片的压力分布作为荷载加载到转轮上,由此精确地计算变工况下的混流式转轮及叶片刚强度,确定出混流式转轮叶片上的应力和变形。
关键词 混流式水轮机 转轮 叶片 流场
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基于固液两相流动的低比转速混流式水轮机转轮内部流场模拟 被引量:4
17
作者 张晓旭 张思青 刘凯 《水电能源科学》 北大核心 2015年第7期168-171,共4页
以云南省境内某调峰调频电站的低比转速混流式HLA351水轮机为原型,利用软件Pro/E对其转轮进行三维实体建模,采用混合四面体非结构网格对转轮模型进行网格划分,以固液两相流动数学模型为理论基础,将完成网格划分工作的转轮模型导入Fluen... 以云南省境内某调峰调频电站的低比转速混流式HLA351水轮机为原型,利用软件Pro/E对其转轮进行三维实体建模,采用混合四面体非结构网格对转轮模型进行网格划分,以固液两相流动数学模型为理论基础,将完成网格划分工作的转轮模型导入Fluent软件,采用SIMPLE算法,在笛卡尔坐标系中利用κ-ε-Ap两相紊流模型分别对仅有主叶片的水轮机转轮(长模型)以及主、副叶片结合的转轮(混合模型)在含沙水两相流动时的内部流场进行三维定常数值模拟。结果表明,混合模型转轮内流速和压力的分布相对于长模型更合理,从转轮进口到出口,速度差和压力差均较大,转换成旋转机械能的水能所占比重更大,水轮机效率更高,且相同部位上混合模型遭受磨损的情况更轻、性能更优。 展开更多
关键词 混流式水轮机 低比转速 转轮 固液两相流动 数值模拟
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导叶开度对混流式水轮机转轮应力应变的影响 被引量:7
18
作者 史广泰 朱玉枝 +1 位作者 刘宗库 李金 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期1119-1124,共6页
为了研究混流式水轮机转轮应力及变形情况,基于单向流固耦合理论,利用Workbench平台对其进行数值模拟.在模拟过程中首先利用ANSYS CFX软件,采用标准k-ε湍流模型对水轮机三维流态进行计算,其次通过Static Structural将流场水压力传递到... 为了研究混流式水轮机转轮应力及变形情况,基于单向流固耦合理论,利用Workbench平台对其进行数值模拟.在模拟过程中首先利用ANSYS CFX软件,采用标准k-ε湍流模型对水轮机三维流态进行计算,其次通过Static Structural将流场水压力传递到转轮表面,进而进行耦合计算并得到了转轮应力和变形分布规律,最后通过试验结果对数值计算结果进行验证.研究表明:在100%开度下,从最低水头到额定水头、从额定水头到最高水头,转轮最大主应力与等效应力分别增大了9.8%,15.9%.另外在不同导叶开度下,水轮机转轮叶片瞬态较大变形、最大主应力以及最大等效应力均主要集中在叶片出水边与泄水锥交界处和叶片出水边靠近下环处,且随着导叶开度增大这些值均逐渐增大,特别在叶片出水边靠近下环处,由于该位置较薄,且在交变应力的反复作用下,该位置易发生疲劳破坏,因此更易出现裂纹和断裂. 展开更多
关键词 混流式水轮机 转轮 导叶开度 应力应变 数值计算
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优秀混流式水轮机转轮的应用综述 被引量:6
19
作者 王春暖 《水力发电》 北大核心 2009年第7期53-56,共4页
在改革开放的方针指引下,我国通过"引进技术、国产化"及自主研发,制造出一批优秀的水轮机设备,建议在中小型水电站中推广应用;并就此提出了一些值得关注的问题,以及规范中小型水电设备市场问题的建议。
关键词 水轮机 混流式 转轮 推广应用 中小型水电站
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混流式水轮机转轮裂纹扩展探讨 被引量:4
20
作者 孙春方 《动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期1827-1831,共5页
对转轮常用材料 ZG2 0 Si Mn进行了 JICda/ d N及Δkth测定 ,初步建立了转轮裂纹扩展模型 ,并对已运行转轮进行了计算 ,结果与实际相符。图 5表 7参
关键词 混流式水轮机 转轮 裂纹扩展 ZG20SIMN
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