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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 4期
刊出日期：2008-07-25
   
1 李文广
离心泵输送粘油的水力性能计算
采用CFD程序FLUENT计算了离心泵输送水和粘油时的内部流动和水力性能,重点考察了液体粘度对泵水力性能的影响,并将计算结果与实验数据进行了对比.结果表明,叶片与蜗壳隔舌之间的相对位置对泵水力性能影响很小;叶轮水力效率和水力损失系数分别随着液体粘度的增大而降低和增大,但在个别粘度和流量下,水力性能比输送水时要好;叶轮理论扬程在小流量工况下出现驼峰.计算的泵扬程与实验值接近,存在"扬程突升"现象.该现象是由粗糙的叶轮和蜗壳过流表面,以及液体粘度增高引起的.
2008 Vol. 26 (4): 1-7 [摘要] ( 1238 ) [HTML 1KB] [PDF 435KB] ( 1227 )
8 冯卫民；肖光宇；宋立
偏心球阀流场的数值模拟及性能预测
通过结构与非结构网格相结合的有限体积法以及基于各向同性涡粘性理论的k-ε双方程模式求解,获得了偏心球阀内部流场不同开度下的流场结构图以及与之相关的阀门固有流量特性、汽蚀特性和压力恢复系数等曲线.通过研究发现,Y-Z,X-Z截面上的漩涡运动在偏心球阀相对开度为0.75时同时加强,表现出很强的一致性;当相对开度为0.5时,阀体内部高速区断裂,这与宏观外部性能具有非常密切的联系;随着开度的进一步减小,偏心球阀的X-Y截面上出现了两个新的强度相等、方向相反的对称漩涡,可见偏心球阀的阀体内部在小开度的情况下存在着大尺度的三维流动.
2008 Vol. 26 (4): 8-13 [摘要] ( 1390 ) [HTML 1KB] [PDF 426KB] ( 1113 )
14 赵万勇；张亮；王振；荆野
多级泵平衡盘灵敏性优化设计
在层流理论的假设下利用N-S方程对多级泵平衡盘的轴向间隙和径向间隙流动进行分析,推导出泄漏量、平衡力与泵的平衡盘几何尺寸及压强之间的函数表达式.径向流动和轴向流动是压差流动,同时考虑平衡盘转动的离心力对流动的影响,根据实例绘出了F-b2曲线,提出了平衡盘灵敏性的概念,定性地分析了平衡盘结构参数对平衡盘灵敏性的影响.结果表明,灵敏性能准确地反映轴向间隙变化所引起的平衡力变化的能力.在轴向力不变,泵的结构和加工精度允许的情况下,r2的变化对灵敏性几乎没有影响,l,r1取较大值,b1取较小值,使平衡盘工作在灵敏性较高的区域.
2008 Vol. 26 (4): 14-17 [摘要] ( 1469 ) [HTML 1KB] [PDF 189KB] ( 1383 )
18 张生昌；方宏生；邓鸿英；郑英臣；林彬彬
电动喷雾器用高效低噪双作用滚柱转子泵研制
分析了手动喷雾器与电动喷雾器各自的优缺点,介绍了国外电动喷雾器用泵的类型及其特点.针对电动喷雾器用泵的不足之处,提出了一种拥有自主知识产权的创新型双作用滚柱转子泵.阐述了双作用滚柱转子泵的工作原理是利用滚柱与定子内壁的滚动摩擦来代替传统的滑动摩擦,从而减少了摩擦损耗;同时其双进双出的双作用对称式结构,改善了转子与轴的径向受力不平衡问题,延长了产品使用寿命.对定子型线中过渡曲线采用八次曲线进行设计,提高了产品可靠性.经检测及与其他同类产品相比较,得出该种电动喷雾器用双作用滚柱转子泵具有高效率、低噪声的特点.
2008 Vol. 26 (4): 18-21 [摘要] ( 1288 ) [HTML 1KB] [PDF 209KB] ( 1043 )
22 施卫东；孙相春；陈培伦；王准；曹卫东
双“S”形叶轮浆料泵的设计与试验
通过对IC型浆料泵的改造, 提出了双"S"形叶轮浆料泵的设计方法.分析了双"S"形叶轮浆料泵中悬浮杂物的通过机理, 认为长纤维进入叶轮后将沿着"S"形叶片背面流出叶轮,得出由长短叶片通过过渡圆弧连接而成的"S"形叶片有利于长纤维物料通过的结论.分析了叶轮和蜗壳各几何参数对该泵的通过性能和效率的影响, 并提出水力设计方法.试验结果表明,双"S"形叶轮浆料泵有效减少了悬浮杂物在叶片入口处的缠结,解决了流道易堵塞等问题,且性能及效率较同类产品均有一定程度的提高,其中实际扬程提高0.6～1.1 m,汽蚀余量降低0.2～0.5 m,而使用电机功率更是降低了0.42～1.03 kW,在效率上则提高了3%～6%.
2008 Vol. 26 (4): 22-25 [摘要] ( 1169 ) [HTML 1KB] [PDF 214KB] ( 1509 )
26 刘建瑞；王鸿睿
磁力泵冷却系统的数值模拟
介绍了磁力泵内外两种冷却方式,应用公式估算冷却流量,对内冷却系统中导流孔的尺寸进行设计计算.基于FLUENT数值模拟软件,采用SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型, 通过求解三维N-S方程和能量方程,对磁力泵冷却循环回路进行流场模拟.结合传热学知识对模型的边界条件进行设置.重点分析了轴截面温度场云图、隔离套底面流体温度场云图和轴中心孔开倒角前后的局部速度矢量分布图,结果表明:隔离套底部介质粘性底层是造成易挥发冷却介质汽化的主要原因;通过增大冷却流量可以避免易挥发液体在隔离套底部发生汽蚀;通过增大轴中心孔直径可以降低冷却介质出口处流速.
2008 Vol. 26 (4): 26-29 [摘要] ( 1190 ) [HTML 1KB] [PDF 246KB] ( 1163 )
30 何秀华；张睿
“V”形无阀压电泵理论分析与数值模拟
基于无阀压电泵中扩散/渐缩管流动特性,提出一种用于无阀压电泵的新型"V"形管,以满足微型全分析系统的应用要求.阐述了"V"形无阀压电泵的结构和工作原理,对"V"形无阀压电泵内的流动进行理论分析,得到了"V"形无阀压电泵的平均流量计算公式和效率公式.采用有限元方法对"V"形管进行模拟计算,得到了"V"形管内正反流动的压力分布,发现"V"形管正反流动的速度存在差异.通过分析得出最优分流角与扩散角.在不同进出口压力差下,对"V"形管、并联扩散管以及"Y"形管的压力损失系数比进行比较,发现前两者压力损失系数比曲线变化趋势具有一致性,证明了"V"形管数值模拟的可靠性.数值计算结果对"V"形无阀压电泵优化设计具有指导意义.
2008 Vol. 26 (4): 30-34 [摘要] ( 1085 ) [HTML 1KB] [PDF 280KB] ( 1202 )
35 潘中永；倪永燕；李红；曹英杰
离心泵汽蚀特性分析
根据离心泵汽蚀余量的计算公式来分析影响泵汽蚀特性的因素,主要包括泵体设计和叶轮进口设计.假设泵进口来流无预旋,将由流动变量表征的泵汽蚀比转速公式,改写为由几何参数也就是反应泵体设计和叶轮进口设计的两个系数以及进口叶片安放角和轮毂比表示的形式,并通过绘制汽蚀比转速的图谱来分析影响泵汽蚀比转速的设计因素.通过图谱发现,获得最高汽蚀比转速对应的最优进口叶片安放角在10°～30°之间,叶轮进口处的设计比泵体的设计对泵汽蚀比转速的影响大.另外,根据初生汽蚀比转速的计算公式认为,基本上所有的离心泵都在汽蚀状态下工作.划分了离心泵的容许汽蚀运行区域的边界,即扬程下降0.5%时对应的汽蚀比转速曲线.
2008 Vol. 26 (4): 35-38 [摘要] ( 1546 ) [HTML 1KB] [PDF 247KB] ( 1618 )
39 朱荣生；欧鸣雄；付强；管荣国；李继忠
低比转速半螺旋吸水室双吸泵流场的数值分析
在CFD软件Fluent中采用考虑了旋转与曲率影响的RNG湍流模型,对具有半螺旋形吸水室的单级双吸离心泵进行了全流道(包括吸水室流道在内)数值模拟计算.结果发现,在叶轮流道内流速沿叶轮进口到出口逐渐增大;在叶轮流道前半部,靠近压力面处的流速明显大于吸力面,叶轮流道内压力分布基本和设计相符.通过对半螺旋形吸水室流道内部流场数值模拟结果进行分析后发现,在设计流量点,半螺旋流道出口隔舌及密封体处出现漩涡,并随着流量的增大漩涡逐渐明显,对叶轮进口产生影响.该结果对双吸泵及其进水流道进一步的性能优化设计提供了依据.
2008 Vol. 26 (4): 39-42 [摘要] ( 1363 ) [HTML 1KB] [PDF 257KB] ( 956 )
43 李彦军；颜红勤；葛强；严登丰；胡德义
泵站虹吸式出水流道优化设计
对虹吸式出水流道的型线进行数学建模的基础上,开发了基于流道参数的优化设计软件,该软件能够快速进行流道型线的绘制,并能使流道的型线自动符合流速渐变的原则.结合三维紊流数值模拟对流道内流场进行三维空间的仿真,检验了流道的水力性能.建立了以虹吸式出水流道水力损失为目标函数、驼峰断面位置为求解变量的最优化问题数学模型,求解结果表明:当驼峰位于流道进口的正上方,即进口弯管段变为近似直管时,整个虹吸式出水流道的水力损失为最小.说明在设计虹吸式出水流道时,在泵站结构布置允许的条件下,驼峰的位置应尽可能向流道进口方向靠近,以减小出水流道的水力损失,提高泵装置效率.
2008 Vol. 26 (4): 43-47 [摘要] ( 1722 ) [HTML 1KB] [PDF 297KB] ( 1356 )
48 李红；郑颖；秦武轩
PID控制的泵供水系统仿真试验
为了进行泵供水系统试验,通过建立泵供水系统基本结构和各环节的传递函数,组成系统动态结构图,在MATLAB Simulink下进行仿真试验以观察系统输出响应.使用稳定边界法、根轨迹超前校正法和直接设置比例-积分-微分(PID)参数3种方法进行控制器设计.通过仿真观察泵供水系统的输出特性,比较并找出合适的控制器设计方法.通过仿真观察输出响应得到稳定边界法和根轨迹超前校正法不适合调节泵供水系统.而采用直接设置PID参数的方法,利用MATLAB的仿真集成环境Simulink设置修改PID参数,选择其中一组较好的PID参数,使泵供水系统得到了满意的输出响应.仿真结果为搭建试验平台提供了理论基础依据.
2008 Vol. 26 (4): 48-51 [摘要] ( 1688 ) [HTML 1KB] [PDF 225KB] ( 1256 )
52 范永申；黄修桥；仵峰；李金山；段福义；郁枫
喷灌和软管灌溉两用轻小机组特性
介绍了一种新型喷灌和软管灌溉两用轻小机组的结构和工作原理,该新型灌溉机组由绞盘车提供行走动力和压力水源,通过喷水车进行喷洒灌溉.机组可配置喷灌和软管灌溉两种不同的灌水系统,满足了不同作物在不同生育期对水分的要求;喷水车安装有高度调节装置,始终使灌水器处于最佳灌水高度;机组上采用低压折射式喷头和软管洒水带等低压灌水系统,使机组的工作压力降低了30%.通过对该机组水涡轮特性、运行特性、喷洒特性的分析,确定了该机组的技术参数.喷洒试验表明,新型灌溉机组可克服受风影响较大的弱点,减少灌溉水分的漂移损失,灌水均匀度可达90%.
2008 Vol. 26 (4): 52-56 [摘要] ( 1271 ) [HTML 1KB] [PDF 283KB] ( 1026 )
57 储金宇；李微；李维斌
旋流分离器在控制暴雨径流中的应用
为了改善镇江市水质环境,减少面源污染,在排水管网中安置水力旋流器,在梅雨季节进行现场试验.从产流后分时间间隔对进口和出口水质进行采样,检测总氮、总磷、SS、浊度、pH、COD这5个水质指标.经分析发现,污染物浓度峰值稍后于降雨量峰值,在产流后20 min内,ω(SS)从56.8 mg/L上升至203.9 mg/L,ω(COD)从69.2 mg/L上升至135.2 mg/L,浊度从49上升至128,管路中水体的水质在短时间内迅速恶化,但随着时间的延长,水质比较稳定且污染物较少.出口处ω(SS)平均为52.9 mg/L,ω(COD)平均为63.2 mg/L,浊度平均为45,对这3个指标的去除率高达75%.总氮在径流初期先下降,后略有上升.总磷改变幅度较小.氮磷去除率不高,但是出水也均达到排放标准.此水力旋流器可以较好地控制暴雨径流污染.
2008 Vol. 26 (4): 57-60 [摘要] ( 1382 ) [HTML 1KB] [PDF 221KB] ( 1222 )
61 刘栋；杨敏官；董祥；王群
盐析液固两相流对化工泵性能的影响
为解决卤水输送过程中普遍存在的盐析现象,减少由于盐析物质堵塞泵的内部流道而给相关工业生产带来的不良后果,采用卤水中常见的硫酸钠作为溶质,利用动态盐析实验台测量了不同流速、不同温度下的延迟时间,研究了延迟时间随着流速和温度的变化规律.结果显示:初始温度降低,延迟时间缩短;流速小于1 m/s时,延迟时间随速度增加而增加;流速大于1 m/s时,延迟时间变化不明显.研究了化工泵的性能随着盐析过程发生的变化,分析了扬程、功率以及效率随系统运行时间的变化规律,并运用晶体动力学和两相流体力学理论对相关结果进行了检验.
2008 Vol. 26 (4): 61-64 [摘要] ( 1413 ) [HTML 1KB] [PDF 212KB] ( 1486 )
65 王晓英；王军锋；闻建龙；罗惕乾
荷电液滴蒸发破碎过程的数学模型
针对荷电液滴蒸发破碎过程伴随的电荷衰减、质量和热量的传递问题进行了理论分析,得出荷电液滴电荷衰减规律,建立荷电液滴蒸发破碎过程的数学模型.建立重力作用下作平抛运动液滴的轨道模型,得出了水平方向与竖直方向上的最大输运距离.研究表明,液滴所带电荷是随时间作指数规律衰减,液滴电导率越高,介电常数越小,电荷衰减越快;液滴完全蒸发所需时间基本上与液滴初始半径的平方成正比.荷电液滴在蒸发过程中,临界电量随液滴温度的增加而减小,当液滴带电量q大于等于临界电量qc时,蒸发过程中发生库仑分裂,并实现了对库仑分裂时刻的预测.
2008 Vol. 26 (4): 65-68 [摘要] ( 1444 ) [HTML 1KB] [PDF 187KB] ( 1000 )
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