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排灌机械工程学报
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排灌机械工程学报
 
2008年 26卷 1期
刊出日期：2008-01-25
   
1 陆伟刚；李启锋；施卫东；王洪亮
减小叶轮后盖板直径的轴向力试验
为平衡离心泵叶轮的轴向力,进行了减小叶轮后盖板直径的轴向力试验研究.在假设叶轮周围液体具有不同的液体圆周角速度的基础上,推导出减小叶轮后盖板直径的叶轮轴向力计算公式.通过三组不同后盖板直径的叶轮轴向力计算值与实测值的对比,确定了叶轮周围各处液体圆周角速度的修正值分别为a=0.65,b=0.95,c=0.45, 即当叶轮以角速度ω旋转时,叶片外径斜面处的液体圆周角速度为0.65ω,在切除叶轮后盖板的区域内,液体圆周角速度为0.95ω,在叶轮盖板外侧的液体圆周角速度为0.45ω.并验证了推导的叶轮轴向力计算公式基本正确,从而为采用减小叶轮后盖板直径以平衡叶轮轴向力的方法提供了理论依据和实用的计算公式.
2008 Vol. 26 (1): 1-5 [摘要] ( 1678 ) [HTML 1KB] [PDF 369KB] ( 1504 )
6 刘建瑞；滕人博；施卫东；李红；袁海宇
轻小型射流式自吸喷灌泵设计方法
研究了一种自吸时间快、泵外特性高的轻小型射流式自吸喷灌泵,其工作原理是在普通离心泵的基础上集成一套自循环射流系统,用来加快泵自吸过程中气液混合速度、气水分离速度及自吸时间.新的设计方法将叶轮出口直径增加4%～6%,出口宽度加大10%左右,压水室第Ⅷ断面面积加大4倍.试验结果表明,用该方法设计的喷灌泵具有较好的外特性和自吸性能,泵性能曲线稳定平坦、高效率区范围宽,泵的各项技术指标均满足设计要求,效率比国家标准规定值提高10.5%～11.1%,自吸时间比机械行业标准规定值缩短37～48 s.重量比传统自吸喷灌泵平均减轻20%.
2008 Vol. 26 (1): 6-9 [摘要] ( 1326 ) [HTML 1KB] [PDF 256KB] ( 1311 )
10 张德胜；施卫东；陆伟刚；曹卫东
离心式消防泵性能影响因素及内流场分析
采用SIMPLEC算法及标准k-ε湍流模型, 把消防泵叶轮和泵体作为一个整体,在全扬程范围内对10种不同设计方案下的扬程、功率和效率进行了数值计算.结合外特性预测结果、内部静压、流线和湍动能分布,讨论了低比转速消防泵性能影响因素,得出以下结论:叶片出口角和叶片数对扬程和驼峰的影响较明显,增加分流叶片后,扬程提高明显;增加合理布置的分流叶片可以提高泵的扬程和效率,改善叶轮内部流动和湍动能分布;泵体的喉部面积对性能影响非常敏感,其可以有效控制高效区范围和最高效率.
2008 Vol. 26 (1): 10-14 [摘要] ( 1004 ) [HTML 1KB] [PDF 342KB] ( 1314 )
15 马希金；曲鑫；肖兴均
轴流式油气混输泵叶片的三维建模
介绍了油气混输泵在油田中的应用及其在国内外研究状况与发展趋势.阐述了混输泵输送高含气量气液混合物的关键是要对混输泵的过流部件,尤其是叶轮及导叶进行优化,以保持气液两相的均质性,防止输送介质在流道内的分离.结合轴流泵与轴流式压缩机的设计理论,运用轴流泵设计的方法,充分考虑轴流泵和轴流压缩机动静叶组合方式,设计了四组动叶转轮.通过坐标转化,将二维叶片转化到三维空间坐标中,采用三维建模软件Pro/E建立了三维实体模型.结果表明,应用Pro/E对压缩级进行完整的三维几何建模,能够较正确地表达出叶片形状,生成理想的三维实体模型.
2008 Vol. 26 (1): 15-17 [摘要] ( 1375 ) [HTML 1KB] [PDF 278KB] ( 1455 )
18 严敬；潘光玉；阚能琪；王桃
低比转速叶轮叶片数的选择准则
离心叶轮叶片数的正确选择是提高叶轮水力性能的重要措施.通过考查国外最新速度系数法设计资料和分析影响叶轮流道脱流和园盘摩擦损失的多种因素,提出了与传统观点相反的结论:增加低比转速离心叶轮叶片,并不是改善叶轮水力性能的有效途径,在合理选定叶片包角、叶轮出口宽度及优化叶轮直径的条件下,适当降低低比转速叶轮叶片数,对提高叶轮水力效率、消除离心泵的特征曲线的驼峰都有重要意义.这一新观点为设计人员正确确定低比转速叶轮叶片数提供了重要参考.
2008 Vol. 26 (1): 18-20 [摘要] ( 1359 ) [HTML 1KB] [PDF 205KB] ( 1715 )
21 倪永燕；袁寿其；袁建平；张金凤
低比转速离心泵加大流量设计模型
为了更精确地选用低比转速离心泵加大流量设计法的放大系数,简单介绍了低比转速离心泵加大流量设计的基本原理和设计目标,根据加大流量设计法的基本原理,得到了设计目标的数学公式;根据各参数间的经验数据,组成了求解低比转速离心泵加大流量设计时,求解流量放大系数和比转速放大系数的封闭方程.在此基础上进行了数值求解,得到了比转速在23～90,流量在3～30 m3/h之间的泵采用加大流量设计时,选取流量放大系数和比转速放大系数的系列曲线图.目前已有水力模型的取值,都满足计算得到的系列曲线.
2008 Vol. 26 (1): 21-24 [摘要] ( 1078 ) [HTML 1KB] [PDF 224KB] ( 1826 )
25 关醒凡；商明华；谢卫东；冯旭松
后置灯泡式贯流泵装置水力模型
为了能够满足在南水北调东线一期工程中低扬程大流量工况的要求,针对南水北调金湖等泵站研制开发的贯流泵装置水力模型,利用FLUENT软件进行了CFD流场计算分析,并进行了反复试验和优化设计.经过江苏大学初试和河海大学复试,结果基本相符.模型在2.82 m扬程下,流量为342 L/s,效率达到79.05%,汽蚀比转速为1 105;装置模型流量大,效率高,综合性能指标达到南水北调工程经国际招标的同类装置模型的先进水平;在3 m扬程下和相同性能的立式轴流泵相比,效率约提高5%,流量提高10%以上,综合性能优势明显.
2008 Vol. 26 (1): 25-28 [摘要] ( 1365 ) [HTML 1KB] [PDF 228KB] ( 1375 )
29 王洋；张翔
低比转速离心泵蜗壳第八断面面积确定新方法
针对用传统的速度系数法设计蜗壳,其设计质量受统计资料和人为因素影响很大的问题.根据叶轮与蜗壳的匹配关系,通过数学推导给出了低比转速离心泵蜗壳第八断面面积的计算方法.采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,计算4种大小不同的蜗壳匹配相同叶轮时的三维不可压缩湍流流动,得到泵的外特性.通过计算和试验数据对比,得出低比转速离心泵蜗壳第八断面面积的确定方法.用该方法设计蜗壳,泵在设计点能达到最佳效率.
2008 Vol. 26 (1): 29-32 [摘要] ( 1189 ) [HTML 1KB] [PDF 241KB] ( 2168 )
33 丛小青；刘梦仙；乌骏
直线-共轭内啮合齿轮泵的设计方法
以直线-共轭内啮合齿轮副为研究对象,对直线-共轭内啮合齿轮副的啮合特性进行了系统研究,得到了直线-共轭内啮合齿轮泵转子的较完整的设计方法.介绍了这种泵的工作原理,并综合齿轮及齿轮泵的设计计算方法,分析了直线-共轭内啮合齿形的基本参数和计算公式,给出了基本参数的选取和计算方法,推导了流量计算方程;利用平面啮合定理(Willis定理)和齿廓设计基本方法,分别得到了内、外齿轮的齿廓曲线方程.通过实例,求得其基本参数及齿廓曲线方程,并绘制出直线-共轭齿轮泵转子的图形,验证了基本参数和计算公式的合理性及齿廓曲线方程的正确性.
2008 Vol. 26 (1): 33-36 [摘要] ( 2211 ) [HTML 1KB] [PDF 237KB] ( 1954 )
37 张静；齐学义；侯祎华
双流道污水泵叶轮的绘型方法
研究了双流道污水泵叶轮常用的图纸表达方法,发现平面图上的断面投影结果与轴面图中确定的断面形状尺寸不一致的问题.断面形状为沿对称轴对折的椭圆,此对称轴始终垂直于轴截面,其方向与平面图上的流道中线无关.传统设计中认为以垂直于平面图上的流道中线确定的截面尺寸并不符合实际的投影关系.这是设计中经常出现的双流道叶轮平面图、断面面积图与叶轮木模图三者不一致的主要原因.提出在双流道污水泵叶轮设计时,平面绘型作为初步设计,然后在三维造型中确定其余参数,再由三维造型来生成平面绘型,以保证设计与木模一致.设计结果表明,这种设计步骤是合理的.
2008 Vol. 26 (1): 37-39 [摘要] ( 1340 ) [HTML 1KB] [PDF 169KB] ( 1455 )
40 伍春花；管荣国
600 MW火电机组用循环水泵改型设计
介绍了600 MW火电机组用大型立式循环水泵的一种改型设计方法,即针对同一模型,叶轮与导叶体采用不同的换算系数进行设计.以天津盘山电厂一期2×600 MW及成都金堂电厂一期2×600 MW循环水泵设计为例,分别采用常规设计和改型设计方法进行了设计.详细说明了设计方法、设计要点及理论和实测性能曲线等.结果表明,当叶轮与导叶的换算系数相差在3%的范围,且叶轮与导叶体结合部位能够光滑过渡的情况下,用大叶轮配小导叶进行相似换算与叶轮及导叶体采用同一换算系数所测得的性能可以与模型泵性能相一致.
2008 Vol. 26 (1): 40-42 [摘要] ( 1084 ) [HTML 1KB] [PDF 243KB] ( 1471 )
43 朱本坤
基于单片机的模糊PID恒压供水控制系统
鉴于传统泵站供水系统存在耗能大、水压波动大等问题,在对某泵站供水系统作系统研究的基础上,提出了以供水管网的水压、水位、流量等参数为控制对象,采用自适应模糊PID控制策略,通过调整供水水泵的投入台数及转速,来实现恒压供水的快速性和可靠性的解决方案.对自适应模糊PID算法进行了研究和计算机仿真,给出了基于MATLAB的系统仿真结果,并对该自适应模糊PID控制结果与传统的PID控制仿真结果进行了比较.仿真与实验结果表明:采用自适应模糊PID变频恒压闭环供水,供水控制系统的稳定性得到了较大的改善,在设定水压值为0.9 MPa时,系统的上升时间为2.76 min,超调量为0.47%,调节时间为2.8 min.
2008 Vol. 26 (1): 43-46 [摘要] ( 1399 ) [HTML 1KB] [PDF 244KB] ( 1539 )
47 袁寿其；朱兴业；李红；刘俊萍
基于MATLAB全射流喷头组合喷灌计算模拟
对国内原创全射流喷头组合喷灌进行研究后,提出了一种分析处理喷头水量分布数据以实现三维可视化编程的方法.研究表明,MATLAB语言可以方便可靠地将喷头径向水量分布数据转换为网格型数据,并绘制出单喷头和喷头组合的三维水量分布图.通过插值叠加求出各网格点总降水深,求出不同组合间距系数下的全射流喷头组合均匀系数,实现计算结果可视化.根据模拟分析,提出了组合间距系数值:正方形布置时为1.2,各喷头均匀系数平均值为82.4%;三角形布置时为1.5,各喷头均匀系数平均值为85.7%.另外认为,MATLAB语言编程进行喷头喷洒分析具有功能强大,方便快捷,可视性强等优点,适用于任何喷头水量分布的分析.
2008 Vol. 26 (1): 47-52 [摘要] ( 1461 ) [HTML 1KB] [PDF 395KB] ( 1624 )
53 孙步功；龚俊；辛舟
离心机与旋流器串联分离泥沙对D50的影响
针对农业滴灌中黄河水泥沙含量高的问题,根据黄河水泥沙的基本特征,研制了适于黄河水泥沙分离的碟式离心机,选用了FXJ-150-I型水力旋流器,将碟式离心机与水力旋流器串联进行黄河水泥沙分离.通过一次回归正交试验,分析了影响溢流颗粒中位径D50的主次因素并找出了最佳参数组合.通过回归正交设计得到了以D50为试验目标的回归方程,通过方差分析可知该方程极显著(a=0.01)并且拟合较好.试验结果表明:旋流入口压力对D50影响极显著,旋流器底流口直径和转鼓转速对D50影响显著.
2008 Vol. 26 (1): 53-55 [摘要] ( 1312 ) [HTML 1KB] [PDF 186KB] ( 1504 )
56 韩伟；李仁年；苏敏；李琪飞；李德顺
离心泵机组并联调速优化运行的数值解法
通过对离心式水泵高效工作区的性能曲线进行二次拟合,分析了离心式水泵机组并联调速运行特性.以泵机组功率最小为目标函数,以系统流量为约束条件,提出了一种符合水泵并联调速运行特性的最小功耗优化数学模型,将不同转速泵并联调速的最优控制问题转化为求解多元函数条件极值问题.采用拉格朗日乘数法和非线性方程组的Newton迭代法求解该模型,给出了并联调速机组优化运行时工况点的计算方法.试验结果证实了该模型的有效性和可行性.
2008 Vol. 26 (1): 56-59 [摘要] ( 2080 ) [HTML 1KB] [PDF 219KB] ( 1363 )
60 杨敏官；高波；顾海飞；李辉
旋流式模型泵内部三维湍流场的测量
为获得旋流泵内部三维湍流场的真实情况,设计制造了模型泵并构造了试验装置.运用激光多普勒测速仪(LDA),对旋流泵最优工况下的无叶腔及叶轮内部速度场进行了测量,得到周向速度、轴向速度、径向速度及其对应的均方根脉动速度分布等.测量结果表明:旋流泵内流场是强制涡旋和自由涡旋的叠加,同时存在循环流与贯通流,与前人提出的流动模型相吻合;无叶腔与叶轮内周向速度分布差异较大;在叶轮进口处,液流已有预旋,流动撞击损失较大;该型泵内湍流脉动呈各向同性.所得结果不仅可用来验证数值计算结果的准确性,而且为旋流泵内部两相流场的深入研究打下基础.
2008 Vol. 26 (1): 60-64 [摘要] ( 1087 ) [HTML 1KB] [PDF 310KB] ( 1341 )
65 陈善群；王泽
旋涡发生器三维流场的数值模拟
采用标准k-ε湍流模型,对纵向旋涡发生器(longitudinal vortex generator)引起的流场扰动进行了并行数值模拟.控制方程使用有限元法离散,采用改进的Uzawa法将速度与压强耦合,网格划分使用了非结构化网格技术.计算得到空气绕过旋涡发生器后产生了一对下洗纵向涡,动量的输运使得涡间壁面边界层变薄,而旋涡外侧边界层变厚.随着流动向下游发展,涡的强度不断变小,但涡形在很远的地方依然存在.将计算所得旋涡发生器后两个横断面上的流向和纵向速度与试验数据进行对比,结果表明,在近壁处计算结果与试验结果吻合良好,标准k-ε模型基本能够模拟旋涡发生器引起的三维湍流流动.
2008 Vol. 26 (1): 65-68 [摘要] ( 1155 ) [HTML 1KB] [PDF 244KB] ( 1381 )
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