排灌机械工程学报
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排灌机械工程学报
 
2019年 37卷 9期
刊出日期:2019-09-25

泵理论与技术
水利水电工程
流体工程
农业水土工程
排灌装备制造技术
   
泵理论与技术
1
封面
2019 Vol. 37 (9): 1- [摘要] ( 43 ) [HTML 1KB] [PDF 2799KB] ( 20 )
2
目录
2019 Vol. 37 (9): 2- [摘要] ( 43 ) [HTML 1KB] [PDF 262KB] ( 20 )
737 李伟,*,平元峰,,施卫东,季磊磊,,李恩达,,马凌凌,
导叶式混流泵旋转失速的研究进展
旋转失速是混流泵等旋转流体机械内部流动中普遍存在的不稳定现象,对机组性能甚至安全问题带来重要影响.从导叶式混流泵外部性能曲线、内部流动结构和压力脉动的时频特性分析了旋转失速的表现形式、失速先兆、失速的形成及传播机制,探讨了影响混流泵旋转失速形成、发展的关键因素.混流泵发生旋转失速的典型表现是外特性曲线出现不同形式的正斜率(马鞍形),内部流场出现周期性传播的漩涡结构,旋涡造成了流道的堵塞,由此导致不稳定的压力波动;轮缘泄漏涡形态结构和运动轨迹分析为混流泵失速先兆研究提供了新的思路.流量工况是导致混流泵旋转失速现象发生的最直接因素,随着流量减小,会对失速团的数量产生明显的影响.叶片数、叶轮转速和轮缘间隙也是影响失速团数量、传播速度和发展过程的重要因素.基于近年来国内外的研究现状,提出了未来混流泵旋转失速需要进一步深入研究的内容和方向.
2019 Vol. 37 (9): 737-745 [摘要] ( 59 ) [HTML 1KB] [PDF 4700KB] ( 49 )
746 胡嵩,张心明,郑龙*,任露泉
基于CFD织构表面柱塞适用工况的数值模拟
采用数值计算的方法对抽油泵泵筒与织构表面柱塞间流场进行研究,分析不同间隙值和进出口压差对抽油泵漏失比、承载力比以及摩擦系数比的影响.结果表明:柱塞表面织构对环隙内部压力场、速度场有影响;在相同工况下,随着间隙值的增大,环隙内流量增大,油液平均速度增大,造成织构对速度场和压力场分布影响变大,致使其漏失比和摩擦系数比减小、承载力比增大;在相同工况下,随着进出口压差值的增大,间隙内部压力梯度增大,油液平均速度增大,由于织构对流场的影响,使得抽油泵漏失比和摩擦系数比减小、承载力比增大.因此,实际油田中合理应用表面织构化的柱塞,选取较大泵隙、较大进出口压差工况可充分发挥织构对油液的作用,可有效减小抽油泵的漏失量、减少柱塞的磨损,实现提升泵效、延长柱塞的使用寿命的目标.
2019 Vol. 37 (9): 746-751 [摘要] ( 60 ) [HTML 1KB] [PDF 2434KB] ( 41 )
752 柴立平,俞嘉枫*,李跃,燕浩,曹林松
基于不等距叶片的串并联泵压力脉动
为研究叶片不等间距排布对串并联离心泵压力脉动的影响,基于转子自动平衡理论建立5种不等距叶轮模型.对比分析了不同方案下该泵的性能及压力脉动特性,以提高串并联离心泵的运行稳定性.结果表明:并联或串联运行时,在较小的最小角间距θmin时,扬程和效率都有所下降,在最小角间距为56°或58°时,相比于叶片等间距(原始模型)布置时效率有所增大,其中效率的最大值都出现于最小角间距为56°时;不等距方案在435 Hz即1.5倍叶频处出现了新的脉动能量幅值,该能量幅值随着最小角间距的增大而逐渐减小,改善了脉动能量的集中分布;通过对蜗壳周向监测点压力脉动及主频脉动能量幅值的对比,在最小角间距为 56°时压力脉动幅值分布更均匀稳定,能量分布更加合理.
2019 Vol. 37 (9): 752-757 [摘要] ( 55 ) [HTML 1KB] [PDF 3118KB] ( 23 )
758 陈宗贺, 施卫东,*,张德胜, 张俊杰, 张智伟
混流泵启动过程空化特性的试验研究
为了研究混流泵在不同流量和不同进口压力工况下启动过程中的空化特性,采用不同的启动时间,对一台叶顶间隙为0.25 mm的混流泵模型的启动过程进行了高速摄影试验研究.主要研究了模型在4种流量(0.80Qd,0.90Qd,1.00Qd和1.05Qd)工况下,启动时间分别为10,15,20 s下的空化现象.试验结果表明:在混流泵启动过程中,初始阶段由于速度很小,压力没有达到水的气化压力,因此没有出现空化现象;当启动时间达到稳定点后,首先在叶轮叶顶处出现了空泡,随后扩散至叶轮流道,发生严重空化;在相同流量下,泵的进口压力越小(即空化数越小),空化发生的越严重;在进口压力和流量相同时,不同的启动时间下,模型泵在启动过程中,泵内的空化程度随着时间逐渐发展加剧,达到稳态时,空化最为严重.
2019 Vol. 37 (9): 758-762 [摘要] ( 51 ) [HTML 1KB] [PDF 2731KB] ( 43 )
763 张人会,*,张四代,田磊,陈学炳
射流式离心泵性能及内部流动特性
为研究射流式离心泵内流动机理,以JET750G1型射流式离心泵为研究对象,搭建试验测试系统,分别对不同安装高度下射流式离心泵的空化及能量特性进行试验研究;基于k-ω湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对0 mm安装高度下泵各工况点内部流动进行数值模拟.试验结果表明:当流量增大到一定程度之后,扬程-流量、功率-流量、效率-流量曲线均急剧下降;随着安装高度的增大,陡降起始点向小流量工况偏移.数值计算结果表明:扬程、功率、效率的数值模拟结果与试验值基本吻合,数值模拟性能陡降起始流量点比试验值大0.5 m3/h;射流式离心泵由于其面积比值较小,射流剪切层被迅速排挤到喉管壁面,泵内最低压力点出现在喉管内喷嘴稍后处,空化最早发生在该处;随着流量的增大,空化区域急剧向叶轮进口扩展,性能陡降起始点正好是泵内初生空化流量点,射流式离心泵的空化性能取决于其射流器的空化性能;射流器能提升离心泵扬程和自吸性能,但射流器内高速回流及强剪切流动,导致其效率及空化性能大幅下降.
2019 Vol. 37 (9): 763-768 [摘要] ( 54 ) [HTML 1KB] [PDF 7424KB] ( 29 )
769 SONG Xijie,LIU Chao
Experimental study on inlet vortexin pump sump
In order to study the mechanism of the vortex generation at the bottom of the pump sump below the flare tube, twenty pressure pulsation monitoring points were arranged at the bottom of the pump sump below the flare tube, and the pressure fluctuation experiments were carried out under different flow conditions. The experimental results show that the frequency of pressure fluctuation at the bottom of the pump sump is twice of the rotational frequency of the impeller blade; the vortex below the flare tube is easy to generate under the large flow conditions mainly concentrated at the right front position below the flare tube. The position of the vortex occurring is corresponding to the position of the low-pressure region below flare tube.
2019 Vol. 37 (9): 769-775 [摘要] ( 52 ) [HTML 1KB] [PDF 3630KB] ( 25 )
水利水电工程
776 陆建宇,毛劲乔*,龚轶青,,蔡海滨,曹青,戴会超,闫杰
河道型水库干支流交汇段水力特性数值分析
以典型河道型水库库区主流与支流交汇段几何尺寸与来流条件为参照,建立了三维概化数学模型并开展多情景数值分析,以揭示不同交汇角对干支流交汇段关键水力特性变化的影响.重点研究了交汇角α分别为30°,60°,90°,120°,150°的5种工况,计算结果表明:在不同交汇角条件下均存在紊动能高值集中区域,且紊动能与交汇角大小存在正相关关系,即随着交汇角增大,紊动能峰值区域的面积及峰值大小显著增大;不同交汇角条件下床面切应力最大值均由交汇口向支流上游沿程递减,而当α<90°时断面流速变异系数沿程先增大后减小,当α≥90°时断面流速变异系数沿程减小;另外,当α<90°时,床面切应力和断面流速变异系数与交汇角大小存在负相关关系,而当α≥90°时,这2个特性指标随着交汇角增大而递增.
2019 Vol. 37 (9): 776-781 [摘要] ( 56 ) [HTML 1KB] [PDF 1671KB] ( 41 )
782 王永利,曾云*,徐连奎,孙佳祥,赵盟
考虑主轴扭转变形的轴系振动模型
针对大型水力发电机组传统上忽略轴系扭转变形的假设可能导致轴系振动分析出现较大偏差的问题,采用Lagrange方法建立轴系振动方程和含轴系扭转效应的转子运动方程,通过定义广义动量,将这2个方程构建为统一形式的一阶微分方程组.以发电机转子上的阻力矩和水轮机转轮上的动力矩为纽带,构建包括水力系统、发电机、励磁、调速系统在内的完整水力机组模拟运行系统,并采用二阶Runge-Kutta法进行仿真计算.计算结果表明,在机组故障扰动条件下,计入轴系的弹性对轴系横向振动的影响不大,主轴扭转刚度对稳定工况下轴的扭转变形影响较大;故障扰动下,发电机转子和水轮机转轮之间的扭转角变化趋势与有功变化趋势基本一致.仿真表明,所建立的轴系扭振模型能反映轴系振动的基本特征,模型是合理的.
2019 Vol. 37 (9): 782-787 [摘要] ( 52 ) [HTML 1KB] [PDF 1692KB] ( 21 )
流体工程
788 叶晓琰*,杨旭林,胡敬宁,耿浩涵
半径间隙对水润滑轴承轴心轨迹的影响
为了研究海水淡化高压泵水润滑轴承半径间隙对转子系统稳定性的影响,设计了3种不同半径间隙的水润滑轴承,采用数值模拟和试验研究相结合的方法,对不同半径间隙时的干、湿转子轴心轨迹进行研究.结果表明:随着轴承半径间隙的增大,干转子的涡动中心明显向X,Y轴负方向漂移,而湿转子由于系统的阻尼增大涡动中心变化不明显;湿转子的涡动振幅明显大于干转子的;数值计算的结果与试验结果基本吻合,在轴承间隙较大时,干转子系统稳定性较差,半径间隙为0.1 mm时,润滑效果最好.研究结果为海水淡化高压泵水润滑轴承参数的优化设计提供必要的参考依据.
2019 Vol. 37 (9): 788-792 [摘要] ( 54 ) [HTML 1KB] [PDF 8861KB] ( 24 )
793 许晏铭,刘建河*,李星光
液体物性对静电喷雾雾化性能的试验研究
为研究液体物理属性对静电喷雾雾化性能的影响,文中使用流量阀和高压设备分别控制溶液流量和环形电极所施加的充电电压,在相同荷电条件下,使用不同的液体进行射流荷电喷雾试验,通过PDA测量系统对比分析了充电电压和液体物性对雾滴粒径分布的影响规律.结果表明:在一定的电压范围内,随着电压升高,喷嘴周围的电场强度增加,液体感应所带电量升高,大液滴被雾化为更加细小的带电雾滴.溶液的电导率是影响雾滴尺寸的重要因素,电导率越大,液体受到的电场力也就越大,所形成的带电雾滴尺寸就越小,但当溶液的电导率较小时,荷电电压对雾滴粒径分布起着主要作用.溶液的黏度和表面张力对液体雾化具有抑制作用,同一荷电条件下,随着表面张力和黏度的降低,雾滴粒径也随之减小.
2019 Vol. 37 (9): 793-798 [摘要] ( 53 ) [HTML 1KB] [PDF 2762KB] ( 53 )
农业水土工程
799 吴立峰,,鞠艳,杨秀霞*,白桦,戴盼伟
基于MARS模拟鄱阳湖地区参考作物蒸散量
为了寻找最适宜的鄱阳湖作物蒸散量替代计算方法,文中以FAO Penman-Monteith模型参考作物蒸散量计算结果(ET0)为标准值,使用江西省南昌站1966—2015年逐日最高温度、最低温度、日照时数、风速和相对湿度数据(其中1966—1990年数据用于建立模型,1991—2015年数据用于验证模型),建立12种不同气象要素组合条件下的多元自适应回归样条(MARS)ET0计算模型,并将计算结果与广义回归神经网络(GRNN)、支持向量机(SVM)和经验模型(Hargreaves法、Irmak-Allen法、Makkink 法、Pristley-Taylor法)的计算结果相比较.结果表明:3种人工智能算法的ET0计算结果精度均优于相同输入数据下的经验模型.3种人工智能算法中MARS的精度最高,在全参数组合下RMSE为0.227 mm/d,R2为0.982,NRMSE为0.086,其次是支持向量机,其在全参数组合下RMSE为0.266 mm/d,R2为0.978,NRMSE为0.101,GRNN排第三,其在全参数组合下RMSE为0.323 mm/d,R2为0.962,NRMSE为0.123.缺少温度参数时,模型精度总体较差,3种人工智能算法下R2仅为0.8左右.MARS法不但精度更高,而且具有明确的数学表达式,是鄱阳湖地区适宜的ET0计算方法.
2019 Vol. 37 (9): 799-805 [摘要] ( 59 ) [HTML 1KB] [PDF 2188KB] ( 26 )
806 欧阳赞, 田军仓,,*, 邓慧玲, 闫新房,,
不同加气方式对微咸水和中水溶解氧的影响
为了探讨不同加气方式对微咸水和中水溶解氧随时间的变化规律以及溶解氧随温度的变化规律,找出最佳的加气方式,采用对比试验,研究了8个不同处理即微纳米发泡器(F1)、12气石头增氧泵(F2)、28气石头增氧泵(F3)、文丘里器(F4)、文丘里器与12气石头增氧泵组合(F5)、文丘里器与28气石头增氧泵组合(F6)、微纳米发泡器与12气石头增氧泵组合(F7)、微纳米发泡器与28气石头增氧泵组合(F8)加气,以及7个不同水温(F9)(15,20,25,30,35,40,45 ℃)对微咸水(W1)和中水(W2)的溶解氧影响.结果表明:(1) 与对照CKW1相比,处理F3W1,F1W1,F2W1,F4W1的溶解氧分别增加了59.65%,53.10%,44.43%,39.47%;与对照CKW2相比,处理F3W2,F1W2,F2W2,F4W2的溶解氧分别增加了80.17%,78.04%,60.13%,55.22%.(2) 与对照CKW1相比,处理F8W1和F7W1的溶解氧分别增加了73.98%,67.79%;与对照CKW2相比,处理F8W2和F7W2的溶解氧分别增加了100.21%,94.67%.(3) 与对照CKW1相比,处理F6W1和F5W1的溶解氧分别增加了63.84%,57.44%;与对照CKW2相比,处理F6W2和F5W2的溶解氧分别增加了79.45%,73.79%.(4) 与对照CKW1相比,处理F9W1的溶解氧在不同水温下分别降低了0,9.82%,12.86%,14.86%,26.56%,29.43%,34.24%;与对照CKW2相比,处理F9W2在不同水温下分别降低0,15.32%,15.69%,19.24%,23.65%,25.59%,32.55%.以最大溶解氧为参考时,最佳加气方式为微纳米发泡器+28气石头增氧泵(F8W1 9.83 mg/L,F8W2 9.39 mg/L).
2019 Vol. 37 (9): 806-814 [摘要] ( 58 ) [HTML 1KB] [PDF 2783KB] ( 26 )
815 邢立文,,崔宁博*,董娟,赵璐,刘双美
基于熵权-模糊层次分析法的痕灌草莓水肥效应评价
为了评价痕量灌溉条件下水肥耦合处理对温室草莓产量、品质和水肥利用效率的影响,确定最优灌水施肥量.文中采用基于熵权-模糊层次分析法的综合评价指数为应变量、水肥用量为自变量建立预测模型,分析水肥对草莓的影响并计算痕灌条件下温室草莓最优灌水量和施肥量.结果表明:当灌水下限为60.41%、灌水上限为90%、施肥量为N:721.96 kg/hm2,P2O5:360.98 kg/hm2,K2O:721.96 kg/hm2时综合评价指数最大,此时产量为27 008.69 kg/hm2,灌水利用效率为84.48 kg/m3,化肥利用效率15.60 kg/kg.经优化后的痕量灌溉水肥管理模式增产27.26%,灌水利用效率提高22.27%,化肥利用效率提高26.35%.文中构建的预测模型具有较高的可靠性,提出最优水肥管理模式对于温室草莓生产具有指导意义.
2019 Vol. 37 (9): 815-821 [摘要] ( 60 ) [HTML 1KB] [PDF 2656KB] ( 20 )
排灌装备制造技术
822 汤胜楠,朱勇*,李伟,蔡佳熙
机械系统实测信号预处理方法研究现状与展望
在机械系统状态监测和故障诊断中,对实测信号进行预处理是一个必要环节,是保证后续特征提取和健康状态评估可靠性的基础.综述了近年来国内外学者在机械系统实测信号预处理方法研究方面的探究成果,介绍了信号类型转换方法的研究现状,回顾了信号有效成分提取方法的研究成果,对机械系统实测信号预处理发展趋势进行了分析与展望.指出了关于传统时域、频域积分方法的改进和性能提升,尚存在许多工作需要进一步深入探究;采取智能信息处理方法获得能够反映设备状态特征的完备数据源,仍然是值得深入研究的方向.分析表明,随着机械装备逐步趋向于智能化、多功能化、高效化和绿色化,机械系统实测信号预处理技术将迎来新的挑战;探究先进的实测信号预处理方法,依据设备运行状态信息,准确进行智能故障诊断和故障预测,在科学研究与工程实际中具有广阔的应用前景.
2019 Vol. 37 (9): 822-828 [摘要] ( 69 ) [HTML 1KB] [PDF 1647KB] ( 26 )
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主管单位
 中国农业机械学会排灌机械分会
主办单位
 中国农业机械学会排灌机械分会
 江苏大学流体机械工程技术研究中心
协办单位
 中国农业工程学会农业水土工程专业委员会
 国家水泵及系统工程技术研究中心
主  编
 袁寿其
编辑出版
 《排灌机械工程学报》编辑部
责任编辑
徐云峰  张文涛 陈建华
谈国鹏  朱漪云 顾    艳
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