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排灌机械工程学报
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排灌机械工程学报
 
2014年 32卷 3期
刊出日期:2014-03-25

泵理论与技术
水利水电工程
流体工程
农业水土工程
   
泵理论与技术
185 付燕霞,, 袁寿其, 袁建平, 付跃登, 黄萍
离心泵小流量工况下的内部流动特性
为研究离心泵在小流量工况运行下性能及其内部流动特性,以型号为IS160-50-65的离心泵为研究对象,采用商用化软件Ansys CFX 12.0对模型离心泵的叶轮进口、叶轮流道以及蜗壳流道组成的全流场进行定常数值计算.同时,为了提高数值计算的准确性,考虑采用3种不同的网格数对模型离心泵的扬程进行网格无关性分析.且从离心泵的外特性及其内部流场分析了不同小流量工况下离心泵性能的变化规律.研究结果表明:与试验结果相比,设计工况下,扬程预测偏差为1.47%,效率预测偏差为3.61%;且随着流量降低,计算扬程的偏差值呈一定的下降趋势,计算效率的偏差值逐渐增大.另外,在设计工况下,离心泵的内部流动比较均匀;而在小流量工况下,离心泵进口管道及叶轮流道均出现回流现象,而回流引起的旋涡流有时甚至会堵塞叶轮流道;在极小流量Q/Qd=0.2时,回流区域已延伸至全部的进水管路中.
2014 Vol. 32 (3): 185-190 [摘要] ( 1893 ) [HTML 1KB] [PDF 2239KB] ( 1664 )
191 杨帅, 姜新阔, 吴大转, 王乐勤
离心泵通用自动化测试控制技术
为了提高离心泵测试系统的可靠性和通用性,同时提高性能测试过程的自动化程度,构建了一种通用性的离心泵自动化测试系统结构,将可编程控制器(PLC)或采集卡作为泵测试系统的传感器信号采集器和泵阀控制器,并应用触摸屏作为人机交互界面,基于组态软件开发测试控制系统软件的同时将Visual Basic 6.0编写的曲线拟合、报表生成等软件功能程序模块嵌入系统软件中,使得系统成为可以采集多种传感器信号和支持多种数据采集设备的灵活性、通用性测试系统.介绍了离心泵通用化测试系统的组成方案、系统软件编写、曲线拟合原理及测试控制硬件的实现方法,系统调试结果表明,通过通用化控制器、组态软件及VB扩展功能程序模块的综合应用与开发,整个泵测试系统的自动化程度、通信能力、人机交互性能和可移植性都有了很大提升.该系统对于泵类设备测试和维护以及设计工业生产自动化系统有一定的参考意义.
2014 Vol. 32 (3): 191-195 [摘要] ( 1477 ) [HTML 1KB] [PDF 1798KB] ( 1519 )
196 施卫东, 徐燕, 张启华, 王国涛, 陆伟刚, 马栋棋
多级潜水泵内部压力脉动特性
为研究多级潜水泵的瞬态运行特性,基于Fluent软件,采用标准k-ε湍流模型,SIMPLEC算法,在滑移网格技术的基础上,对两级模型泵进行三维非定常数值模拟.得到了潜水泵的水力性能并与试验进行对比,计算了不同位置处的压力脉动情况,并对其结果进行了时域和频域分析.结果表明:不同位置点处压力脉动均呈现周期性变化,其周期接近叶轮叶片数,频率接近叶频,而导叶叶片数对压力脉动周期影响较小;叶轮内的脉动频率从叶轮进口到叶轮出口逐渐增加,且在叶轮出口处达到极大值,导叶中则与之相反;压力脉动最剧烈的地方在叶轮出口处,各监测点的主频几乎都为叶频;次级流道叶轮和导叶各监测点压力脉动系数幅值高于首级流道各监测点;次级流道导叶内仍存在2个波峰,压力脉动并未完全消除,两级导叶内监测点主频不同.
2014 Vol. 32 (3): 196-201 [摘要] ( 2110 ) [HTML 1KB] [PDF 1588KB] ( 1295 )
202 魏清顺,, 孙西欢, 刘在伦
导流器几何参数对潜水泵性能影响的通径分析
为研究导流器主要几何参数对潜水泵性能的影响规律,根据导流器的工作原理,针对250QJ125型潜水泵,选取导叶片进口安放角、叶片轴向长度、叶片数为试验因素,采用正交试验设计方法设计导流器,应用CFD数值模拟技术,对同一叶轮与不同方案导流器组合的潜水泵进行流场计算与性能预测,运用通径分析法对导流器主要几何参数与潜水泵性能的关系进行分析.结果表明:对取单级扬程和效率作为性能评价指标的潜水泵而言,进口安放角对其性能影响最大,叶片轴向长度次之,叶片数最小;通过相对误差分析,模拟结果与实测结果吻合较好,平均相对误差值为5.1%.利用通径分析能较全面地反映导流器各个参数之间及对潜水泵性能的影响规律,得到影响潜水泵性能的主要因素和次要因素,为从结构设计上提高潜水泵性能提供一定依据.
2014 Vol. 32 (3): 202-207 [摘要] ( 1661 ) [HTML 1KB] [PDF 1206KB] ( 1432 )
208 刘忠族, 王秋波
凸轮转子泵的流场及脉动特性数值分析
随着舰船减振降噪要求的进一步提高,管路噪声逐步成为这一目标的主要障碍,而泵类设备则是管路噪声最主要的噪声源.传统离心泵由其高转速及强烈的动静干涉决定了它在进一步降低自身诱导噪声上的局限性,而新型的凸轮转子泵则具有较大的优势.因此为研究该型泵的主要性能与流场特性,在系统分析凸轮转子泵的工作原理及技术特点的基础上,建立了该泵的二维、三维直翼、三维扭曲翼模型,通过基于动网格的CFD分析计算了凸轮转子泵的流场及脉动特性.计算结果表明:新型凸轮转子泵的流量与转速呈线性关系且呈现出周期性脉动;泵内压力分布稳定,各区域没有明显的压力梯度,在转子间隙及进出口区域存在旋涡及流动分离现象,此处流速较大;转子泵泵内压力脉动随转子叶片数的增大及采用螺旋翼型能够得到有效降低,而随着转速的增大也会迅速增大.
2014 Vol. 32 (3): 208-213 [摘要] ( 2427 ) [HTML 1KB] [PDF 2874KB] ( 1292 )
214 丛小青, 杨明, 陆伟刚, 陈冠男
深井离心泵叶轮出口边斜度对水力性能的影响
多级深井离心泵在机井内工作, 其外径受井径的限制,最大流量也受限制.为了提高泵的水力效率,最大限度增大其单级扬程,以100QJ10型深井泵为例,建立连续方程、动量方程,并采用标准k-ε双方程湍流模型,应用全隐式多网格耦合算法,对5种叶轮出口边斜度10°,15°,20°,25°,30°进行全流道内部流场的三维不可压缩稳态黏性湍流流场的数值模拟,并比较分析其在相同工况下的水力性能、内部流场湍动能、速度场、压力分布等,寻找最优的叶轮出口边斜度.研究结果表明: 随着斜切角度的增大,泵的效率和单级扬程呈现出先增大后减小的趋势,其单级扬程在较小的叶轮斜切角时最高,水泵效率在较大的叶轮斜切角时最高;综合分析,20°被认为综合性能指标最优叶轮出口斜度.计算结果与样机试验结果基本吻合,新研制的100QJ10的多级深井离心泵效率为58.9%,比同类产品效率高出5.9%.
2014 Vol. 32 (3): 214-219 [摘要] ( 1436 ) [HTML 1KB] [PDF 1675KB] ( 1286 )
水利水电工程
220 潘虹,
基于LMD与Wigner-Ville分布的水力机组振动信号分析
针对现有非平稳信号处理方法在分析水力机组振动信号时,无法同时兼顾较高的时频分辨率和瞬时时频特征的有效提取问题,提出了一种新的将局域均值分解(LMD)和Wigner-Ville分布相结合的非平稳信号处理方法,并将其应用于水力机组甩负荷工况的上导轴承摆度信号分析.通过与短时傅里叶变换、小波变换和Wigner-Ville分布方法提取的时频谱图对比分析,表明该方法继承了局域均值分解可以将多分量非平稳信号分解为多个频率成分单一的PF分量、以直接计算瞬时幅值和瞬时频率的优点,以及Wigner-Ville高时频分辨率的优点,同时,避免了Wigner-Ville分布因为受到固有交叉项干扰导致多个频率成分的信号难以表示清楚的缺陷,能够有效提取与转速变化趋势基本一致的瞬时时频谱图,为后续机组状态识别与故障诊断提供分析工具.
2014 Vol. 32 (3): 220-224 [摘要] ( 1801 ) [HTML 1KB] [PDF 1430KB] ( 1093 )
225 邓升,, 邵光成,, 卜昊, 俞双恩,, 邓龙
苏北平原区渠道防渗工程评价和方案优选方法
为了科学评估各渠道防渗方案,根据工程成本、生态环境效应和施工工艺等3个方面,构建了渠道防渗工程评价指标体系.以江苏省宿迁市船行灌区防渗渠道为例,借助超级决策软件,引入模糊集理论建立多属性决策模型,采用网络分析法和熵权模糊方法,结合实际情况对灌区4种渠道防渗方案进行了综合评价,并确定不同渠道防渗的最佳方案以对工程的方案进行优选.结果表明:一级指标体系中的施工工艺所占的权重最大,工程成本居次,生态环境效益的最低,各不同渠道防渗方案的优劣程度差异明显,最优的方案1其相对接近度值为0.65,方案2和3其次,方案4的相对接近度值最低,为0.37.评估结果较好地反映了平原区渠道防渗的特点并符合当地渠道的实际情况,可为苏北平原灌区的防渗工程的发展提供科学依据.
2014 Vol. 32 (3): 225-230 [摘要] ( 1303 ) [HTML 1KB] [PDF 2102KB] ( 1266 )
流体工程
231 张雪兰, 孙西欢, 李永业
筒装料管道水力输送动边界流压力特性
为深入探讨筒装料管道水力输送过程中同种型号双车运行时所产生的动边界条件下有压管道内部断面压力分布以及压降特性问题,对型号100 mm×60 mm、荷载750 g的管道双车在30,40,50,60,70 m3/h等不同流量作用下两车车身环隙断面、车间断面的压力分布以及车组沿程压降特性进行试验研究和分析,两车运行时车间距离条件为10 cm.研究表明:当流量增大时各测试断面压力值增大;双车车体沿程压力呈现先减小后增大的趋势;沿水流方向,后车引起的压降值明显高于前车;后车环隙断面内,自固定边壁向动边界压力值呈现“降-升-降”趋势,前车环隙内则为总体下降趋势,且后车环隙压力梯度高于前车;不同流量条件下,车间断面内压力分布基本为管道边壁附近值较大,内部值较小,且分布不均匀,压力梯度随流量增大而增大.
2014 Vol. 32 (3): 231-234 [摘要] ( 1444 ) [HTML 1KB] [PDF 1405KB] ( 1177 )
235 胡敬宁, 薛岩, 张德胜, 叶晓琰, 谷任归, 汪靖
海水淡化高压泵水润滑轴承液膜压力分布
针对海水淡化高压多级泵水润滑轴承的可靠性论证研究和探究其液膜动力传递机理,并分析液膜压力分布及其影响因素,文中采用有限差分法数值求解二维定常雷诺方程将方程离散化处理,并且采用超松弛迭代法求解离散的线性方程组以达到加速收敛的目的,通过Matlab编程求得海水淡化泵水润滑轴承沿周向的水膜压力先增后减并呈现出非线性,而沿轴向则呈抛物线分布,并通过对轴承宽径比和偏心率参数方案的选择对比,研究其影响水润滑轴承的压力分布,结果显示水膜压力随轴承宽径比和偏心率的增大而增大.验证结果表明前期设计的水润滑轴承,能够保证水润滑轴承所起的安全润滑和支撑作用.
2014 Vol. 32 (3): 235-241 [摘要] ( 1690 ) [HTML 1KB] [PDF 4728KB] ( 1635 )
242 刘栋, 朱鹣, 王颖泽, 杨晓勇, 王春林
沟槽壁面对泰勒涡流稳定性影响的数值模拟
利用CFD数值模拟方法对光滑壁面与沟槽数量为18的2种同心圆柱模型内的泰勒-库艾特流动进行计算,在对比光壁模型的PIV试验与CFD数值计算结果后,发现两者吻合良好,验证了文中采用数值计算方法的准确性;针对泰勒涡流流态,定量分析了光壁模型R-Z平面上径向速度以及轴向速度的周期波动性,讨论了环隙中不同径向位置的径向以及轴向速度分布规律,获得了泰勒涡胞尺寸随着Re数增大而减小的变化规律;在相同的Re数下,沟槽数量为18的模型内也出现了泰勒涡流,通过比较2种不同结构模型内流场以及涡量场,发现沟槽的存在显著改变了流场分布,增大了环隙内涡量的大小及泰勒涡胞的尺寸,环隙中部指向外圆柱方向的径向速度也较光壁模型增大了20%,同时,计算获得R-θ平面内沟槽区域的流场分布表明该区域存在着明显的旋涡运动.
2014 Vol. 32 (3): 242-246 [摘要] ( 1905 ) [HTML 1KB] [PDF 2043KB] ( 1607 )
247 曹婷, 郑源
风力机故障诊断神经网络特征参数确定方法
为了诊断风力发电机组的故障,在搭建故障诊断神经网络平台时,选择合适的输入层特征参数搭建小波神经网络以达到网络训练时的稳定收敛.通过对风力发电机组故障诊断神经网络系统输入层特征参数的选择研究.发现风力发电机的齿轮箱、转子、叶片为独具代表性的易故障部件.分别对3个典型故障部件的一般故障类型和其产生机理进行了分析,得出齿轮箱的频率特性可以用来表征其故障类型,不同的转子故障会对应于不同的轴心轨迹,而叶片的故障诊断则可以运用声发射系统.根据分析的结果,提出了输入层特征参数的确定方法.齿轮箱按照其故障的时-频特性来确定输入层特征参数;转子利用其轴心轨迹能够反映故障类型的这一特性,来确定输入层特征参数;而风机的叶片则是通过“声发射系统”测量叶片表面性能时产生的特性数据作为输入层的特征参数.该方法可为风电机组故障诊断神经网络的建立提供参考.
2014 Vol. 32 (3): 247-251 [摘要] ( 1995 ) [HTML 1KB] [PDF 1303KB] ( 1429 )
农业水土工程
252 史海滨, 赵倩, 田德龙,, 闫建文, 苗庆丰
水肥对土壤盐分影响及增产效应
为了内蒙古河套灌区盐渍化土壤的肥料高效利用,采用田间试验的方法,将不同种类肥料和灌溉定额进行组合,研究其对土壤盐分的动态影响及增产效应.结果表明:小麦收获后,除尿素处理外,有机肥、控释肥和缓释肥处理在常规及节水灌溉条件下耕层和剖面土壤电导率(EC)均值较试验初都有不同程度的降低.有机肥处理在常规灌水条件下(灌水定额为1 005 m3/hm2),控盐效果略显优势;缓释、控释肥在节水灌溉条件下(灌水定额为750 m3/hm2),控盐效果更明显,剖面土壤EC均值较试验前分别下降16.4%,14.3%;尿素处理在常规灌水条件下,耕层及剖面土壤EC均值较播前分别增加3.6%,2.7%,积盐程度略高于节水处理.4种肥料处理的小麦产量较对照处理增产效果显著;缓释肥处理在常规及节水灌溉条件下均表现出显著的增产优势.综合考虑节水、增产、土壤脱盐等效应,获得优化灌水施肥模式为:缓释肥配二铵基施,生育期内不进行追肥,缓释肥为800.4 kg/hm2,二铵为350.6 kg/hm2,灌水定额为750 m3/hm2,产量为8 374.5 kg/hm2, 较当地农民习惯灌水施肥处理可增产2.14%、节水25%,作物耕层EC值和剖面土壤EC均值较播前分别下降18.6%,16.4%.
2014 Vol. 32 (3): 252-257 [摘要] ( 1494 ) [HTML 1KB] [PDF 1244KB] ( 1134 )
258 赵文举, 宋建树, 马孝义, 赵廷红
基于CFD的砂石覆盖对近地表风场的影响
为了抑制由风蚀引起的土地荒漠化进程及促进农牧业生产,对西北贫瘠土地采取砂石覆盖、植被覆盖、作物留茬等多种保护措施,能够明显改善近地表风场、有效减小风蚀、保持土壤水分和减缓土地退化.针对砂石覆盖模式,基于CFD方法对砂石粒径为2.0~12.0 mm、风速为5,13 m/s的砂石覆盖近地表风场进行三维稳态模拟,并进行了现场观测.研究结果表明:距地面同一高度下,砂石覆盖对近地表风速的削弱度随粒径增大而增大,当粒径超过10.0 mm后削弱度基本不变;削弱度增幅随粒径增大而减小;同一粒径下,削弱度随地面高度的增大而减小;对比5,13 m/s这2种风速条件下,削弱度对风速的变化不敏感.通过现场观测结果发现,模拟所得削弱度较实测所得削弱度精度达89%以上.研究可为干旱区生态农业发展提供理论依据.
2014 Vol. 32 (3): 258-262 [摘要] ( 1401 ) [HTML 1KB] [PDF 1436KB] ( 1219 )
263 陈艳梅,, 王少丽,, 高占义,, 管孝艳,, 胡亚琼,
不同灌溉制度对根层土壤盐分影响的模拟
以河套灌区沙壕渠灌域为例,采用SaltMod模型探讨了不同灌溉制度对作物根层土壤盐分的影响.利用2008—2010年基础资料对模型进行率定和验证并对研究区的根层土壤盐分进行模拟和预测.结果表明:在现有灌排条件下,沙壕渠灌域的盐渍化程度基本达到较为稳定的水平,且有轻微脱盐趋势,未来10 a后作物根层土壤盐分降低3%.生育期土壤水盐垂直交换运动强烈,对于控制土壤盐分而言,灌水量越小越好;作物根层土壤盐分随冬灌灌溉定额的增大而减小,不同冬灌灌溉定额对应的根层土壤盐分最初的增加量均较大,但增加的趋势随时间逐渐降低.根据当地作物种植结构,综合考虑节水灌溉、作物产量和根层土壤水盐环境,建议研究区较优的作物生育期综合净灌溉定额为2 700~3 500 m3/hm2,冬灌净灌溉定额为2 700 m3/hm2.
2014 Vol. 32 (3): 263-270 [摘要] ( 1484 ) [HTML 1KB] [PDF 1730KB] ( 1517 )
271 童菊秀, , 刘洋, , 孙怀卫
土壤中Cr(Ⅵ)的地表径流迁移试验研究
为了探讨农田土壤中重金属的地表径流污染,以含有吸附性溶质重铬酸钾Cr(Ⅵ)的土壤为试验材料,开展了室内模拟降雨试验,以研究土壤中Cr(Ⅵ)的地表径流迁移规律.通过对比分析不同试验条件下地表径流中溶解性溶质Cr(Ⅵ)的质量浓度变化过程,及其在地表径流和地下排水溶液中流失的质量速率过程后发现,溶解性溶质Cr(Ⅵ)流失到地表径流溶液中的质量浓度随时间以乘幂函数形式减小.当试验中地下排水条件越差、土壤初始体积含水率越大、地表最大积水深度越浅时,土壤溶质流失到地表径流中的溶解性Cr(Ⅵ)质量浓度越高,相应的土壤溶质流失到地表径流中的质量速率越大.当试验中同时有地下排水和地表径流产生时,土壤中溶解性Cr(Ⅵ)流失到地下排水中的质量速率远远大于地表径流,表明土壤中溶解性Cr(Ⅵ)大部分流失在地下排水中.
2014 Vol. 32 (3): 271-276 [摘要] ( 1940 ) [HTML 1KB] [PDF 1568KB] ( 1271 )
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主管单位
 江苏省教育厅
主办单位
 江苏大学
协办单位
 中国农业机械学会排灌机械分会
 国家水泵及系统工程技术研究中心
 中国农业工程学会农业水土工程专业委员会
主  编
 袁寿其
编辑出版
 《排灌机械工程学报》编辑部
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