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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 2期
刊出日期：2015-02-25
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
93 贾允, 贾岩巍, 魏显著
大型泵轴承外循环冷却用辅叶轮设计
为解决核主泵双向推力轴承润滑油外循环冷却系统循环动力所需辅助叶轮的设计验证问题,采用CFD分析方法,对油叶轮内特性压力流速进行数值分析.通过分析流道中间流面相对速度矢量分布,验证导叶进口流动有无冲角、叶型设计及与导叶匹配的优劣.数值分析直观反映了叶型设计形成的流动参数及流动规律.结果显示,导叶出口速度方向主要为切向,这有效降低了流体对导叶出口后侧装置的冲撞作用.通过润滑油循环装置模拟试验,将数值结果与试验数据进行对比,在全部5个工况下,两者差异均小于5%,设计结果满足润滑油的流量、扬程、无冲击流动等运行要求.文中采用的数值分析方法可替代逐次试验验证的轴流式辅叶轮设计方法,并成功应用于核电站反应堆冷却剂泵的产品设计.
2015 Vol. 33 (2): 93-97 [摘要] ( 1636 ) [HTML 1KB] [PDF 2219KB] ( 1537 )
98 杨凌波, 肖业祥, 唐兵, 王正伟
基于固液两相流的纸浆泵磨损预测
分别采用Euler-Euler和Euler-Lagrange两相流模型对离心式纸浆泵进行了数值模拟,考虑叶轮间隙流动,预测了泵的磨损特性.欧拉方法采用Particle两相流模型,壁面的磨损程度与固相体积分数和滑移速度相关.拉格朗日模型采用Finnie磨损预估模型.开式叶轮纸浆泵多个流量工况的计算结果显示,欧拉方法预测的叶片和前盖板在设计流量下磨损严重,压水室在小流量工况时磨损严重.拉格朗日方法显示叶片和前盖板的磨损最严重,磨损率随流量增加先增大后减小,压水室和后盖板的磨损率逐渐减小.2种模型预测的叶轮与前盖板磨损严重的现象与实际吻合;拉格朗日模型可定量分析磨损部位和磨损程度等特性.本研究为纸浆泵的两相流数值模拟和磨损特性研究提供了一定参考.
2015 Vol. 33 (2): 98-103 [摘要] ( 2561 ) [HTML 1KB] [PDF 2463KB] ( 1574 )
104 王勇, 黄浩钦, 刘厚林, 王文博, 郭豹
叶片出口边侧斜对船用离心泵外辐射噪声的影响
以125CLLA-13型船用离心泵为研究对象,分析叶片出口边侧斜对船用离心泵外辐射噪声的影响.首先对出口边非侧斜和侧斜2种叶轮模型泵进行了全流场瞬态数值计算,提取蜗壳及泄漏流道壁面脉动激励作为载荷,对原模型泵进行基于模态响应的振动计算,并试验验证了振动噪声数值预测的可行性.进一步以提取的载荷对2种叶轮模型泵进行了基于声振耦合的外辐射噪声计算,结果表明:相同工况下2种叶片出口方式模型泵声功率频谱变化趋势基本一致,侧斜出口模型泵声功率级明显低于非侧斜出口模型泵声功率级LW,声功率级均在叶频(BPF)处最大,且叶频处声功率级在设计工况下最小,在小流量工况下最大;离心泵外辐射噪声分布具有一定偶极性和指向性,各工况下侧斜出口模型泵指向性声压整体较非侧斜模型泵有所减小,设计工况下指向性声压最小,小流量工况下指向性声压最大,从降噪角度考虑,侧斜出口方式优于非侧斜出口方式.该研究可为船用离心泵减振降噪设计提供参考.
2015 Vol. 33 (2): 104-110 [摘要] ( 1839 ) [HTML 1KB] [PDF 2998KB] ( 1860 )
111 韩伟, 岳婷, 李仁年, 金毅, 蒋雷, 胡鹏林
动静叶栅内固液两相过渡过程的数值研究
为了研究过渡过程动静叶栅内固液两相流的瞬态流动特性,以导叶式离心泵为研究对象,进行几何建模及结构化网格划分,借助Fluent软件,基于Mixture多相流模型、分离涡湍流模型及用户自定义函数,对其全流道进行三维瞬态数值模拟计算.对过渡过程动静叶栅内瞬态流动进行分析,结果表明:过渡过程中,位于动叶进口背面的低压区范围扩大,位于动叶工作面靠近轮缘处的高压区范围缩小;随着时间增加,动叶栅流道内的涡持续产生、合并,并在静叶栅内破碎、耗散,且流量增大,使得动叶进口处的流动滞止,导致动叶进口逐渐产生旋涡;流量未增大到设计流量之前,固相容易沉积在静叶栅出口;在流量瞬态增加到设计流量时,动叶栅子午面中间流线上的固相体积分数总体变小且趋于均匀分布.
2015 Vol. 33 (2): 111-115 [摘要] ( 1624 ) [HTML 1KB] [PDF 2300KB] ( 1451 )
116 程成, 施卫东, 张德胜, 曹卫东, 邢津
后掠式双叶片污水泵固液两相流动规律的数值模拟
基于Particle模型,采用SIMPLEC算法、多重参考坐标系法对后掠式双叶片污水泵固液两相流场进行数值模拟.液相采用标准k-ε双方程湍流模型,固体颗粒采用离散相零方程模型,分析了固相颗粒体积分数分别为5%,10%,15%,20%,颗粒粒径分别为0.2,0.4,0.6,0.8,1.0 mm时,固相颗粒在泵内的分布情况及其滑移速度的大小,从而进一步研究泵内过流部件的磨损情况,并探讨了颗粒浓度及大小对泵水力性能的影响规律.结果表明,颗粒直径一定时,随固相体积浓度的增大,颗粒运动轨迹偏向叶片吸力面;叶片压力面及吸力面尾部的后盖板处固体颗粒滑移速度增加明显,该处壁面产生磨损,因此设计时后盖板处应加厚;固体颗粒的粒径及固相体积浓度对泵水力外特性有着不同程度的影响,粒径增加,泵扬程、效率均下降;固相体积浓度增加,泵扬程增加、效率下降.样机试验表明:额定工况下效率为80%,扬程为11 m,设计合理,达到国内污水泵设计的领先水平.
2015 Vol. 33 (2): 116-122 [摘要] ( 2103 ) [HTML 1KB] [PDF 2866KB] ( 1502 )
水利水电工程
123 杨吉健, 刘韩生, 张峰, 文明宜, 安梦雄
台阶式溢洪道消能规律
为探讨台阶式溢洪道消能特性及水流的紊乱特性规律,将台阶式溢洪道与对应光滑溢洪道对比研究,通过试验数据计算出台阶式溢洪道消能率、阶顶断面弗劳德数,试算求出对应光滑溢洪道水力参数,用台阶式溢洪道消能率减去对应光滑溢洪道消能率得到相对消能率,光滑溢洪道断面弗劳德数减去对应台阶式溢洪道阶顶断面弗劳德数得到相对弗劳德数.两水力参数反映了台阶式溢洪道相对光滑溢洪道对消杀能量大小及水流紊乱剧烈程度.通过对26.57°,32.01°,33.69°,38.66°,51.3°这5组不同坡度,1.43~6.67 cm台阶高度的21组模型试验研究,探讨了相对消能率和相对弗劳德数之间关系,结果表明相对弗劳德数和相对消能率沿程呈线性关系,相关系数为0.993 7~0.999 5.且相同相对弗劳德数,单宽流量大对应相对消能率也大;台阶高度变化对直线关系影响很小;坡度对直线关系影响复杂,较小坡度同一单宽流量,坡度越大相对消能率越小,坡度较大时同一单宽流量,坡度大对应相对消能率大.相对消能率和相对弗劳德数的直线规律体现出台阶式溢洪道独特的水力特性,为探究其消能机理提供了重要依据.
2015 Vol. 33 (2): 123-127 [摘要] ( 1651 ) [HTML 1KB] [PDF 1662KB] ( 1544 )
128 郑晓瑜, 刘焕芳, 于旭永
河床砂厚度对渗管取水出水量及浊度的影响
出水量和出水浊度是渗管取水工程设计的2个重要参数.通过物理模型试验分析了不同河床砂厚度在不同流量下对渗管取水出水量及出水浊度的影响.试验结果表明:渗管取水从取水之初到取水稳定其出水量及浊度均存在逐渐递减最终趋于稳定的过程.河床砂厚度对渗管取水出水量以及出水浊度都有一定的影响,当来水流量不变时,随着河床砂厚度增加渗管出水量逐渐增加,出水浊度逐渐减小;当河床砂厚度不变时,随着来水流量增大渗管出水量逐渐增加,出水浊度逐渐减小.试验所得结论与理论计算结果以及实际工程运行情况相符合,可用于实际工程,为以后渗管取水工程设计提供参考.
2015 Vol. 33 (2): 128-132 [摘要] ( 1255 ) [HTML 1KB] [PDF 1522KB] ( 1451 )
流体工程
133 易万爽, 蒋劲, 李东东, 兰刚
压力波动预止阀优化开阀方案
为降低供水工程中加装压力波动预止阀对系统中负压的恶化程度,在建立了水锤计算数学模型的基础上,应用特征线法对压力波动预止阀的防护效果进行了数值模拟计算,并提出了压力波动预止阀初始开阀时间的延迟优化方案.通过水锤防护计算并比较延迟开阀优化前后系统的负压变化情况,发现压力波动预止阀的装设确实会加大系统的负压,对系统管路造成不利影响;而延迟开阀的优化方案能有效消除和减弱因压力波动预止阀的动作而引起的负压恶化.此研究结果对于装设有压力波动预止阀的供水系统的泵站水锤防护具有重要参考价值和指导意义.
2015 Vol. 33 (2): 133-137 [摘要] ( 2093 ) [HTML 1KB] [PDF 1517KB] ( 1580 )
138 陈汇龙, 吴强波, 左木子, 徐成, 胡吉, 李述林
机械密封端面液膜空化的研究进展
水力空化是流体机械和液压系统等旋转机械中存在的一种流体力学现象,旋转机械使用的机械密封凭借动压效应在密封端面间形成厚度为微米级别的润滑膜,而微尺度液膜产生的空化现象对机械密封的性能有着重要的影响,端面液膜空化问题成为了机械密封研究的热点问题之一.为了更好地把握研究方向,从空化机理、试验研究和理论研究等3个方面分析了液体润滑机械密封液膜空化问题的研究现状,综合分析了宏观空化、微观空化、空化边界条件和空化算法等问题的研究进展.在对相关研究进行总结的基础上,对未来机械密封空化的研究方向进行了展望:应着重从空化理论模型、数值仿真技术、空化控制新技术和有效测量新技术等方面深入开展机械密封空化研究.
2015 Vol. 33 (2): 138-144 [摘要] ( 1496 ) [HTML 1KB] [PDF 1621KB] ( 1981 )
145 曹璞钰, 王洋, 李贵东, 彭帅
喷水推进器最佳工况
为解决喷水推进器传统设计方法中目标求解设计参数在实际工作中与理论最佳工况点存在偏差,导致相应喷水推进器效率普遍偏低的问题,文中选取SDPM-450喷水推进器为研究对象,以最高喷水推进效率为目标,围绕喷水推进器最佳工况点展开效率分析,进而优化参数选取办法.首先,基于极值理论推导了喷水推进器最佳工况点的充要条件,即航速比数值上等于2倍的伴流系数;其次,运用数值仿真中的UDS反向追踪法验证了理论推导的正确性,偏差分析后确立了最终判别式为K=2εα;最后,基于判别式优化设计参数选取办法,提出了以喷嘴直径和伴流系数为基础变量的参数求解方程组,为喷水推进器的高效设计奠定基础.
2015 Vol. 33 (2): 145-151 [摘要] ( 2714 ) [HTML 1KB] [PDF 1729KB] ( 1898 )
农业水土工程
152 王增丽,, 冯浩, 温广贵
不同水肥调控措施对土壤水分及制种玉米产量的影响
为探求西北内陆干旱地区制种玉米合理的水肥调控措施,在石羊河流域中游地区开展田间试验,设置了灌水定额(A)、灌水次数(B)、次追肥量(C)和追肥次数(D)的L9(34)正交试验.结果表明,当灌水定额大于400 m3/hm2时,对制种玉米大喇叭口期的深层(60~100 cm)土壤水分含量影响显著,同时能明显延长制种玉米的营养生长周期,促进物株高增长;不同试验因素相比,灌水定额效应最大,依次为灌水次数、追肥次数和次追肥量,次追肥量的效应最小.垄膜沟灌条件下,制种玉米全生育期灌水6次(播种、拔节期、大喇叭口期、抽穗期、灌浆期、成熟期),灌水定额为500 m3/hm2,灌溉定额为3 000 m3/hm2,拔节期追施N肥1次(追肥量200 kg/hm2)为最优水肥调控措施.
2015 Vol. 33 (2): 152-157 [摘要] ( 1837 ) [HTML 1KB] [PDF 2441KB] ( 1287 )
158 王莹,, 彭世彰, 王龙,, 杨蕊,, 文俊,
月灌溉用水量分布式优化模型
针对大型灌区作物种植结构复杂、不同区域作物需水量差异较大的特点,以GIS为平台,建立了灌区月灌溉用水量分布式优化模型.模型将灌区栅格化,以每个栅格的月灌溉用水量作为决策变量,以作物生育阶段作物水分生产函数为基础,以灌区作物产量最大为优化目标,考虑了水量平衡、渠系配水能力、水资源投入量、灌水时间、可供水量以及非负共6个约束条件.以澳大利亚马兰比季灌区2006—2007年8月、10月和12月的优化结果为例,优化后月灌溉用水的高峰期与河流径流的高峰期同期,且优化后的灌溉用量小于同期观测值.此外,优化后的配水结果存在将有限的水资源向经济价值高的作物转移的趋势.因此,月灌溉用水量分布式优化模型可以用于大型灌区内不同尺度月灌溉用水量的优化模拟,且优化后的配水方案更加节水高效.
2015 Vol. 33 (2): 158-162 [摘要] ( 1582 ) [HTML 1KB] [PDF 2017KB] ( 1554 )
163 符娜, 刘小刚, 李闯, 万梦丹, 王露, 杨启良
不同时间尺度元谋灌区小粒咖啡需水变异特征
为了元谋灌区的水分高效管理,研究了该区不同时间尺度下小粒咖啡需水规律.根据元谋站点1956—2010年逐日气象观测资料,计算并分析不同时间尺度下小粒咖啡需水量和水分盈亏指数的变化特征,采用偏相关分析探讨各气象因子对小粒咖啡需水量的影响程度,利用Mann-Kendall检验法和滑动t检验法分析小粒咖啡年际需水量、水分盈亏指数及气象因子变异规律.结果表明:元谋灌区小粒咖啡年内需水量呈单峰抛物线形状,3—5月为小粒咖啡生长需水关键阶段,对灌溉依赖程度最大;6—10月则是需水量最低时期,水分亏缺最小.近55 a来小粒咖啡需水量呈波动递减趋势,水分盈亏年总值均为负,即水分亏缺,20世纪80年代起需水量开始显著下降,水分亏缺明显减少.风速和日照时数是影响元谋灌区小粒咖啡需水量的最主要气象因子.
2015 Vol. 33 (2): 163-171 [摘要] ( 1900 ) [HTML 1KB] [PDF 1687KB] ( 1614 )
排灌装备制造技术
172 朱兴业,, 蒋建园, 刘俊萍, 刘兴发, 胡斌
外取水射流喷头与全射流喷头的比较
为了解决全射流喷头信号嘴不便调节及旋转不稳定的问题,对全射流喷头信号嘴取水方式及喷体结构进行改进,提出了一种新型射流喷头——外取水射流喷头.采用外部取水信号嘴可以更加方便、直观地进行调节,外部信号嘴又可以起到分水针的作用,促进高速水流的裂变,提高了喷洒的雾化程度以及均匀性.双喷体结构的采用减弱了喷头在工作过程中偏离铅垂方向的现象.选取PXH型全射流喷头进行对比试验.结果表明,相同压力下,外取水射流喷头的射程比全射流喷头增加2.5%左右,且平均雨滴直径减小0.5 mm左右,因此其雾化效果也更好.外取水射流喷头径向水量分布曲线呈“三角形”,比全射流喷头更有利于组合分布.采用Matlab语言对喷头组合分布均匀性进行仿真计算,在方案所选间距中,提出工作压力分别为0.15,0.20,0.25 MPa时,外取水射流喷头正方形布置最佳组合间距为R,1.1R和R,组合均匀系数值分别为78.3%,83.9%和87.6%.
2015 Vol. 33 (2): 172-178 [摘要] ( 1171 ) [HTML 1KB] [PDF 2018KB] ( 1605 )
179 叶盛, 唐家霖, 鲍劲松, 黄卫东
基于MBD技术的三维装配工艺系统构建及应用
全面考虑产品的各种制造信息,以MBD技术作为装配工艺建模过程的技术支撑,研究了基于MBD技术的零件工艺信息模型、工序模型、装配工艺模型的构建方法.借助HOOPS软件,利用C#语言实现基于XML Schema模式的零件工艺信息模型的结构化记录,利用PMI信息的添加技术,实现了零件工艺信息的可视化,利用Protégé本体构建工具构建装配工艺本体.最后基于HOOPS图形内核,采用C#语言,在Net Framework下,采用装配工艺仿真、工艺参数数据库、图形用户环境开发等技术,将三维模型、多媒体的装配动画、工艺参数数据库等融合起来,建立基于MBD三维装配工艺建模系统平台,并以复合材料舱段中的桁条装配工序的仿真为例说明了MBD技术在三维装配工艺系统中的应用.
2015 Vol. 33 (2): 179-184 [摘要] ( 1927 ) [HTML 1KB] [PDF 1890KB] ( 1850 )
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协办单位
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主　　编
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编辑出版
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