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排灌机械工程学报
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排灌机械工程学报
 
2015年 33卷 1期
刊出日期：2015-01-25
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 李文广,
黏油空化流动研究现状与展望
黏油会使离心泵空化性能恶化,如何改进其空化性能是必须面对的问题,因此掌握黏油空化流动特性显得十分必要.总结了现有的黏油空化流动的研究成果,对液体表面张力、黏度和非凝结气体(空气)含量的影响进行了评论,对空化机理模型、空化计算模型和空化发生的判据进行了讨论,并未来的研究内容进行了展望.结论表明,在翼型绕流或离心泵黏油空化流动试验方面还有许多工作可做,黏油空化流动计算模型尚有改进的余地.最大应力空化准则在黏油空化流动中的适用性亦有待考察.
2015 Vol. 33 (1): 1-9 [摘要] ( 2203 ) [HTML 1KB] [PDF 1667KB] ( 2651 )
10 王洋, 印刚, 王维军, 李贵东, 崔宇蕊
低比转数恒扬程泵内部流场数值模拟
应用流场计算软件CFX,采用修正的RNG k-ε湍流模型,数值模拟了5种流量(0.6Qd,0.8Qd,1.0Qd,1.2Qd和1.4Qd)工况下恒扬程泵的内部流场,重点对0.6Qd,1.0Qd和1.4Qd等3种流量工况下叶轮中间流面的压力场以及速度场进行研究,并提取出了该3种流量工况下叶片中间流线的载荷进行分析.采用正则化螺旋度Hn对叶轮中间流面以及蜗壳8个断面的涡旋流动进行了分析.模拟结果表明:叶轮出口边存在明显的回流,回流角随着流量的增大而减小;叶片形状对叶片载荷分布规律具有一定的影响;相对于主流运动方向而言,叶间流道内主要是正向涡旋,而蜗壳内部是对称性旋涡,蜗壳内旋涡从隔舌处的断面到螺旋线末端的断面经历了由稳定到不稳定再到稳定的发展过程.
2015 Vol. 33 (1): 10-15 [摘要] ( 2303 ) [HTML 1KB] [PDF 2925KB] ( 2505 )
16 周盼, 张权, 率志君, 李玩幽
离心泵进水口形式设计及其对振动噪声的影响
为了研究离心泵进口形状对振动噪声的影响,在保证泵体和叶轮几何参数不变的情况下,改变离心泵进水口形式,从试验与数值模拟2个方面对进水口诱导离心泵振动进行研究.采用RNG k-ε模型分别对进口改进前后的离心泵进行全流道稳态及非稳态数值模拟,分别获得2种进口形式离心泵的稳态速度及非稳态压力脉动特性,对其进行对比分析,并测量了不同进水口形式下模型泵机脚的振动信号,对振动信号数据进行处理,以验证仿真结果及修改离心泵进水口所产生的振动影响.结果表明:改进离心泵进口,对其进口及叶轮蜗壳内压力速度分布有一定改善,直进式离心泵比预旋式离心泵对流场影响更小,叶轮及蜗室内各个监测点压力脉动也有所减小,经试验验证机脚振动响应减小了约5 dB.
2015 Vol. 33 (1): 16-19 [摘要] ( 1742 ) [HTML 1KB] [PDF 2088KB] ( 3893 )
20 戴菡葳, 刘厚林, 丁剑, 谈明高, 王勇
离心泵叶轮出口宽度对泵腔内压力脉动分布的影响
在试验和数值模拟相互验证的基础上,开展叶轮出口宽度对离心泵泵腔内压力脉动分布影响的研究.通过试验和数值计算获得离心泵的外特性、泵腔内静压分布、泵腔内压力脉动分布及泵体表面的压力脉动幅值分布,并进行对比分析,结果表明:前泵腔内静压和压力脉动幅值随出口宽度的增大而增大,随半径的减小而增大;后泵腔内静压和压力脉动随出口宽度和半径的变化不十分明显.综合考虑外特性和压力脉动,在比转数ns=97时叶轮出口宽度与叶轮出口直径之比应小于0.06;为了使压力脉动在泵腔内有效地衰减,出口宽度与前腔间隙的比值在1.81附近时最佳.研究结果可用于指导离心泵叶轮的优化设计.
2015 Vol. 33 (1): 20-25 [摘要] ( 1925 ) [HTML 1KB] [PDF 10958KB] ( 2025 )
26 刘宜, 陈文鹏, 梁润东, 韩正杰
旋喷泵转子腔的结构优化及数值模拟计算
通过改变旋喷泵转子腔的结构,结合CFD软件Fluent对不同结构的转子腔泵进行数值计算.计算时以XP300-3型旋喷泵为研究对象,基于雷诺时均N-S方程,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法.在已有的研究基础上,对转子腔结构进行优化设计,即在壁面增加凸棱、减小转子腔的轴向宽度以及2种结构叠加的综合优化设计,分析3种结构模型对泵性能的影响,再与原结构模型泵进行对比.结果表明:在同一工况下,相比于原模型,增加凸棱和适当减小转子腔的轴向宽度,都能有效减少流体在转子腔中的停留时间和过流面积,减小对泵体的磨损;两种转子腔结构对泵的扬程和效率都有明显的改善作用,尤其是对泵扬程的提高; 在相同工况下,转子腔结构综合优化后,泵的理论扬程和效率较前面任何一种情况都有相当大的改善,表明在此旋喷泵转子腔的结构优化中,结构优化可叠加.
2015 Vol. 33 (1): 26-30 [摘要] ( 2142 ) [HTML 1KB] [PDF 1757KB] ( 2637 )
31 王其磊
多级离心泵转子固有频率影响因素的比较
为了有效改善多级离心泵转子系统的临界转速问题,利用转子动力学理论结合有限元分析方法,分析比较了几种不同因素对多级离心泵转子固有频率(可转化为临界转速)的影响,同时利用实体模型进行了振动模态数值分析,给出了相应的弯振和扭振阵型图.定量地比较了流固耦合作用和旋转软化效应对转子固有频率的影响,给出了影响转子临界转速的因素与优化方法,并将数值计算结果与试验结果进行了比较.分析表明准确地简化支承,并合理地确定支承刚度、阻尼矩阵是精确计算临界转速的必要前提; 流固耦合作用对叶片产生的液体力相当于对叶轮添加了虚质量的缘故,而旋转软化是通过科里奥利效应起作用的;多级离心泵转子的干临界转速与湿临界转速差别较大,计算值与试验值基本一致.ANSYS数值模拟具有一定的准确性,为多级离心泵的转子的设计提供了一定的参考.
2015 Vol. 33 (1): 31-36 [摘要] ( 2117 ) [HTML 1KB] [PDF 1876KB] ( 3349 )
37 程效锐,, 张楠,, 赵伟国,
双吸泵输送含沙水流时蜗壳内压力脉动特性
为了研究含沙水流下单级双吸式离心泵蜗壳内压力脉动的变化规律,采用ASMM固液两相流模型和RNG k-ε湍流模型,并结合SIMPLEC算法,在固液两相流介质时对泵内流动进行了全流道三维非定常数值计算.分析不同固相体积分数和粒径时,泵蜗壳内压力脉动的变化规律,并将固相体积分数φ=12%、固相粒径d=0.050 mm时的计算结果与输送清水介质时计算结果进行了对比.结果表明:固液两相介质下的压力脉动远大于清水介质,且脉动波形滞后0.002 s;随着固相体积分数的增大,蜗壳内压力脉动幅值逐渐增大;随着固相粒径的增大,压力脉动幅值有减小的趋势;蜗壳内压力脉动主要以叶片通过频率为主,且在1倍叶频处压力脉动最大.
2015 Vol. 33 (1): 37-42 [摘要] ( 2010 ) [HTML 1KB] [PDF 2157KB] ( 2374 )
水利水电工程
43 焦建华, 曹大富, 秦晓川, 葛文杰
利用宽柱双梁框架结构改造加固砌体结构
在不改变建筑外立面的情况下,采用先施工托换框架,待其形成强度后再拆除被托换的承重墙体,利用宽柱双梁框架结构对砌体结构进行加固改造,拆除内墙,获得大空间.该加固方法考虑了结构传力体系、基础受力情况的改变,外墙与内部框架的连接以及建筑功能要求.通过一砌体结构旅馆建筑改造成大空间商场、商务用房的实例,说明采用宽柱双梁框架结构对现有砌体结构进行加固改造方法的应用和研究,加固改造设计采用PKPM软件对结构进行力学分析,通过对设计内力包络图的分析和整理,选取内力最大的构件作为典型开展砌体结构加固改造设计研究,从而构建兼具平面功能要求、抗震性能要求的结构体系.同时,为了使改造工程更加安全可靠,以提高结构的整体抗震能力,提出了设置剪力栓、浇筑钢筋网叠合层等构造措施.
2015 Vol. 33 (1): 43-48 [摘要] ( 2037 ) [HTML 1KB] [PDF 1964KB] ( 2951 )
49 李仁年, 蒋雷, 李琪飞, 韩伟, 刘保福
水泵水轮机增负荷过程尾水管内流场分析
为了研究水泵水轮机增负荷过程中尾水管内的瞬态流动特性,基于Fluent动网格模型对模型水泵水轮机增负荷过程进行了全流道数值模拟.根据模拟结果,重点分析了尾水管内流场结构的演变过程.结果表明:负荷增加过程中,尾水管内锥管段至肘管段末端的压力变化规律基本相似.静压值的突增和剧烈波动过程仅发生在开度变化的初始阶段(0~0.9 s).当0.9 s以后,波动平均值不超过9.76 kPa,静压基本保持稳定;此外,发现开度较小时尾水管内存在明显的涡带和回流涡结构,容易导致机组运行的不稳定;随着开度的增大,尾水管内流态逐渐平稳,说明流量的增大会使得尾水管内流动更加流畅.
2015 Vol. 33 (1): 49-54 [摘要] ( 2069 ) [HTML 1KB] [PDF 1876KB] ( 2579 )
流体工程
55 陈汇龙, 徐成, 胡吉, 刘志斌, 赵斌娟, 李述林
边界滑移对螺旋槽上游泵送机械密封性能的影响
为了研究边界滑移对上游泵送机械密封性能的影响,建立液膜三维几何模型和计算模型,基于Navier线性滑移模型对液膜壁面边界条件进行修正,采用商用软件Fluent的SIMPLEC算法及层流模型求解三维Navier-Stokes方程,并分析相对滑移量对液膜静压分布、开启力、摩擦扭矩、泄漏量的影响规律.结果表明:相对于边界滑移发生的位置,滑移速度的大小对密封性能的影响更大;当相对滑移量较小时,存在边界滑移与无滑移的模拟结果无明显区别,能很好地解释宏观无滑移边界假设的应用,当相对滑移量较大时液膜动压效应随滑移的增加而减弱,开启力、摩擦扭矩、泄漏量都随边界滑移的增加而减小;相对于开启力的降低,边界滑移的减阻和降低泄漏的效果更为明显;当开启力较小,应避免边界滑移发生;当开启力足够大时,加工成超疏水表面形成边界滑移,可极大地减少摩擦扭矩,降低能耗.
2015 Vol. 33 (1): 55-60 [摘要] ( 1844 ) [HTML 1KB] [PDF 1790KB] ( 2629 )
61 袁士豪, 楼盼龙, 吕剑昊
基于熵值分析的节流阀口节流特性
分析V型节流阀口的结构特点,研究了其节流特性.在V型节流阀口节流公式的基础上提出了用于衡量V型阀口节流特性优劣的4个评价指标:节流阀口等效水力直径曲线的斜率dV2,节流阀口等效过流截面面积的数值比k,较小过流截面A2的空化指数σ2A1in和σ2A1out.为了优化V型节流阀口的节流特性,设计了V型节流阀口结构参数的均匀试验样本,计算了16组不同阀口结构的节流特性评价指标.将熵值分析手段引入到V型节流阀口节流特性的研究中,并研究V型节流阀口的节流结构参数对节流特性的影响,结合V型节流阀口结构参数的均匀试验样本,利用熵值分析得到了使V型节流阀口具有局部较优节流特性的阀口结构参数.对比V型节流阀口的初始结构节流特性和优化后结构节流特性,发现优化后V型节流阀口结构的节流特性得到了提高.
2015 Vol. 33 (1): 61-66 [摘要] ( 2644 ) [HTML 1KB] [PDF 1437KB] ( 2696 )
农业水土工程
67 刘广明, 吕真真, 杨劲松, 李可晔, 余世鹏
基于主成分分析及GIS的环渤海区域土壤质量评价
以环渤海沿海地区为研究区域,在进行土壤详细调查的基础上,进行具有代表性样点土壤样品(0~30 cm)的采集,并对土壤的养分、盐分和质地等理化性质进行系统测定,选取土壤盐分、pH值、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、全氮、砂粒含量、黏粒含量为土壤质量评价指标,采用主成分分析综合得分法,结合GIS技术,进行环渤海区域土壤(0~30 cm)质量综合评价.研究结果表明:土壤有机质、全氮和黏粒含量对土壤质量产生正面影响,而土壤全盐含量、pH值及土壤砂粒含量则产生负面影响;获得了土壤质量评价的主成分得分综合模型;土壤质量综合得分在空间分布上具有明显的地带性,根据综合得分划分为6级地力等级,研究区50%以上面积属于五或六级地力水平,土壤质量低下.在此基础上,分析了各土壤质量等级的主要影响要素,可为针对性综合提升环渤海区域土壤质量提供理论依据.
2015 Vol. 33 (1): 67-72 [摘要] ( 1942 ) [HTML 1KB] [PDF 2000KB] ( 2855 )
73 胡秀君, 季旭辉
灌水量对烤烟产量和水分利用效率的影响
灌水时期不当或灌水量过大会降低烟叶的产量,同时造成水分的浪费,探究烟草适宜的灌水量至关重要.在蒸渗仪中开展试验,研究了不同灌水量对土壤水分、烤烟的水分利用效率和产量的影响.结果表明:烤烟K326各处理不同土层含水率变化规律比较一致,(0,10］ cm土层含水率受气温、日照等气候因素较大;(10,20］ cm土壤含水率变化较剧烈;(20,60］ cm土壤含水率在整个生育期变化比较平缓,尤其在成熟后期各处理均出现不同程度的回升趋势,结合烤烟成熟期生理活动减弱、需水量减少,说明成熟期采取较小的灌水量比较适宜.成熟期烤烟的干物质产量在一定范围内随灌水量的增大而增加,如果继续加大灌水量将出现“报酬递减”现象.结合烟叶产量、烟株长势、耗水量和水分生产效率的结果,表明2 700~3 000 m3/hm2可以作为烤烟K326适宜的灌水量.在烤烟生产中,应均衡协调产量、水分生产效率与耗水量之间的关系,在高产前提下,适当减少灌水量,可达到既高产又节水的协调统一.
2015 Vol. 33 (1): 73-77 [摘要] ( 1665 ) [HTML 1KB] [PDF 1479KB] ( 2372 )
排灌装备制造技术
78 袁寿其, 李红, 王新坤
中国节水灌溉装备发展现状、问题、趋势与建议
节水灌溉装备在提高农业用水效率、农民增产增收及生态环境建设等方面发挥着重要作用,对于缓解水资源短缺矛盾、保证国家粮食安全、推动农村经济可持续发展具有重要的战略地位.经过近60 a的发展,节水灌溉装备在理论研究、技术水平等方面取得了长足进步,生产规模基本能满足中国节水灌溉发展的需要,但自主研发能力较弱,在产品质量、技术性能、可靠性等方面还有待于进一步提高.加强基础理论研究,提高自主创新能力,研发多功能、低能耗、低成本、智能化、精准化、绿色化的节水灌溉装备,是今后的发展趋势.建议开展丘陵山区节水灌溉综合配套技术与装备的研究,研制多功能、智能化精确喷灌机组,开发低成本高效水肥药协同精准灌溉技术与装备,研究清洁能源节水灌溉装备与技术,促进中国节水灌溉装备行业的健康全面发展.
2015 Vol. 33 (1): 78-92 [摘要] ( 2863 ) [HTML 1KB] [PDF 1511KB] ( 4512 )
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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
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