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排灌机械工程学报
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排灌机械工程学报
 
2016年 34卷 12期
刊出日期：2016-12-25
   
1022 欧鸣雄,, 贾卫东,, 邱白晶, 管贤平
射流泵全特性工况的数值分析及试验研究
为了解射流泵在全特性工况下的性能和内部流场特性,采用数值分析和试验的方法对其进行研究.结果显示:在全特性工况范围内,射流泵数值模型的扩散管出口静压与流量比之间近似呈负线性关系,基于Realizable k-ε湍流模型预测的射流泵量纲一化性能曲线与试验结果基本一致,压力比和流量比之间也近似呈负线性关系;在正压正流状态下,数值分析与试验结果之间的压力比相对误差随着流量比的增大而增大,相对误差最大值约为0.26;在正压反流状态下,相对误差较小且较为稳定,最小值约为0.02;在最高效率工况附近,射流泵吸入室内部流场的速度矢量分布比较均匀,随着流量比减小,吸入室内流场会出现较为明显的局部涡旋;射流泵喉管进口截面的轴向流速分布不均匀度最大,喉管中间截面及其后续流动空间的轴向流速分布则较为均匀,在正压正流状态下,喉管内的流体混合过程主要发生在喉管中间截面之前的流动空间.
2016 Vol. 34 (12): 1022-1027 [摘要] ( 629 ) [HTML 1KB] [PDF 2218KB] ( 925 )
1028 周岭, 杨阳, 施卫东, 陆伟刚, 叶道星
导叶出口边位置对深井离心泵性能的影响
选取100QJ30型混流式深井离心泵作为研究对象,借助数值模拟和性能试验的方法,研究导叶叶片出口边位置不同对深井离心泵性能的影响,并分析其内部流场的差异性和规律性.在导叶叶片主要几何参数不变的情况下,调整叶片出口边轴向位置,确定3种不同的导叶方案,其叶片出口边与导叶场域出口的轴向距离分别为6,3和1 mm.采用Ansys CFX软件分别对3个方案进行数值模拟,以两级泵模型建立计算域,划分结构化网格,基于标准k-ω湍流模型和标准壁面函数进行多工况数值模拟,分别对3个方案进行了性能预测,并对预测结果进行了对比分析.结果表明:导叶叶片出口边延伸可抑制由于脱流而产生涡核的演化与成长,进而消除导叶流道内的旋涡,改善次级叶轮进口处液体的流场分布.较前2个方案,方案3中的导叶结构较大幅度提升了导叶的整流能力.
2016 Vol. 34 (12): 1028-1034 [摘要] ( 807 ) [HTML 1KB] [PDF 2765KB] ( 852 )
1035 常浩, 刘建瑞, 李伟, 武永生, 高振军, 汤富俊
大流量自吸离心泵机组轴与曲轴的模态分析
为研究大流量自吸离心泵机组轴与曲轴的振动特性,基于ANSYS有限元分析软件对大流量自吸离心泵机组轴与曲轴的模态特性进行研究,分析了大流量自吸离心泵机组轴与曲轴前5阶振型图及固有频率,并对其各阶固有频率对应的临界转速进行研究.研究表明,大流量自吸离心泵机组轴在支撑间距以及形式的影响下,主要体现出扭曲振动,且第4阶发生了2次扭转变形,呈现对称变化分布.与此同时,大流量自吸离心泵机组轴的设计转速为2 200.00 r/min,而大流量自吸离心泵机组轴的最低临界转速达到2 848.07 r/min,高于实际转速2 200.00 r/min,从而避免了发生共振的可能.采用合理的结构设计可以有效地避免大流量自吸离心泵机组轴与曲轴发生共振,通过模态分析得到振型图和动画显示,清晰地展现出大流量自吸离心泵机组轴与曲轴的动态特性,为系统的安全运行、振动分析以及结构的优化设计提供重要的理论依据.
2016 Vol. 34 (12): 1035-1039 [摘要] ( 905 ) [HTML 1KB] [PDF 1929KB] ( 961 )
1040 黄志辉,, 邹晔, 魏昌洲, 赵飞, 张虎, 刘厚林
基于正交试验及CFD的消防泵叶轮优化设计
针对大流量消防泵在使用过程中效率偏低的问题,根据L18(37)正交表,选取Z,β2,φ,d1,b2等7个因素,每个因素取3个水平,设计出18种叶轮模型方案.同时,采用计算流体动力学软件Fluent对18种方案的消防泵内三维定常流动进行数值计算,并对计算结果进行极差分析,研究几何参数对消防泵性能的影响,得到了消防泵几何参数对各性能指标影响的主次顺序,并确定出最终优化模型.结果表明:随着叶片数和叶片包角的增大,消防泵效率得到显著提高,而效率与叶片进口直径呈负相关,即效率随叶片进口直径的增大而减小.同时,对扬程影响最大的因素为叶片数,扬程随叶片数的增大而显著增大,叶片出口安放角对扬程影响很小.对优选消防泵的性能试验结果表明:优选方案在设计工况点较原模型的效率提高了4.5%,满足设计要求,验证了正交设计方法的可行性.
2016 Vol. 34 (12): 1040-1044 [摘要] ( 920 ) [HTML 1KB] [PDF 1586KB] ( 959 )
1045 石丽建, 汤方平, 谢荣盛, 谢传流
轮毂比对轴流式叶轮水力性能的影响
为了研究轮毂比对轴流式叶轮水力性能的影响,针对比转数为743的叶轮,采用4种不同的轮毂比进行优化设计,得到4副不同轮毂比的叶轮.轴流式叶轮的优化设计应用多学科优化软件iSIGHT,采用梯度优化算法的序列二次规划法SQP,改变各翼型断面的叶栅稠密度和翼型安放角的大小,保证设计流量和设计扬程不变,实现效率最优.优化过程中应用数值模拟软件CFX,采用基于雷诺平均的N-S方程和标准k-ε模型,预测叶轮的扬程、效率和必需汽蚀余量值.通过数值模拟计算得到不同轮毂比叶轮的性能曲线.分析了同一比转数下,不同轮毂比对轴流式叶轮水力性能的影响.结果表明:轮毂比越大,叶轮效率越高,汽蚀性能越差,但是轮毂比对汽蚀性能的影响比较显著,必需汽蚀余量最大差别达0.9 m,对效率的影响较小,最高效率差别只有0.3%左右;轮毂比越大,扬程性能曲线斜率越大,最大扬程越高,马鞍区扬程范围越大,同时随着轮毂比增大,高效区范围较窄,并往小流量侧分布.
2016 Vol. 34 (12): 1045-1050 [摘要] ( 820 ) [HTML 1KB] [PDF 1790KB] ( 1187 )
1051 薛小兵, 宋晋红, 蒋坤, 狄宏伟, 陆婷, 周洋, 王沛, 许昌, 郑源
大型抽水蓄能电站地下厂房环境测试方案
为了评估大型抽水蓄能电站地下厂房温湿度控制的效果,提高运行环境的舒适性及其对机电设备安全性的设计水平,分析了宜兴抽水蓄能电站地下主厂房、母线洞、主变洞、排风道的结构特点,结合地下厂房及主要洞室的通风、内部空气循环以及各自不同的温湿度性能参数分析要求,选用合适的温度、湿度、噪声环境参数测量仪表,分别设计了厂房和不同洞室的通风除湿性能测试方案.经过初步的测试及分析可以得到,选用的测试仪表具有价格适中、精度高和使用方便的特点;制定的测试系统和方案可以全面而系统地测试地下厂房温湿度控制效果.选用的仪器仪表和测试方案结合了厂房和通风空调系统的特点与要求,可以为同类电站通风空调系统测试和性能分析提供参考.
2016 Vol. 34 (12): 1051-1057 [摘要] ( 848 ) [HTML 1KB] [PDF 1450KB] ( 1101 )
1058 宋鹏云, 邓成香
锯齿形螺旋槽干气密封性能的数值模拟
为了研究锯齿形螺旋槽干气密封的性能特性.利用Fluent软件对其气膜流场进行数值模拟,并以开漏比(开启力与泄漏率之比)作为1个性能指标,分析其锯齿形表征角β1和β2对锯齿形螺旋槽干气密封性能的影响,发现锯齿形螺旋槽干气密封的开漏比主要受角度β1的影响.选择1组锯齿形表征角β1=8°,β2=30°的锯齿形螺旋槽干气密封为基础模型,将其与普通螺旋槽干气密封分别进行数值模拟,并对以上2种槽型相对应的气膜压力分布、开启力、泄漏率、开漏比和刚度等干气密封性能参数进行比较分析,结果表明:锯齿形螺旋槽干气密封具有更小的泄漏率,但开启力也较小,其开漏比大于普通螺旋槽干气密封,在膜厚较大时,具有更大的气膜刚度.
2016 Vol. 34 (12): 1058-1064 [摘要] ( 789 ) [HTML 1KB] [PDF 1974KB] ( 1076 )
1065 杜慧勇, 李鹏涛, 李民, 刘建新, 王站成, 徐斌
壁面振动致气缸套空蚀现象模拟
为研究气缸套受活塞敲击而产生的壁面振动对气缸套振动壁面附近冷却水流场的空蚀影响情况,通过使用计算流体力学(CFD)方法,基于AVL-Fire流体计算软件提供的欧拉多相流空化模型,结合动网格技术建立近振动壁面处流场区域的多相流流场空化模型,将气缸套出现空蚀的振动壁面处的振动特性及其附近冷却水的流场特性进行耦合分析,得到了壁面衰减振动条件下流场的空化特性.对比在壁面振动条件下的流场空化云图,结果表明:气缸套壁面振动是气缸套空蚀的主要因素,受振动壁面影响而产生的空化气泡将在狭隙后圆弧壁面处聚集并溃灭,造成此处的空蚀较为严重,这与气缸套穴蚀部位的试验统计结果一致.通过对比同样壁面振动条件下入口流速不同时流场的空化云图,发现流场处于较大流速状态下,更容易产生空化区域.
2016 Vol. 34 (12): 1065-1069 [摘要] ( 763 ) [HTML 1KB] [PDF 2384KB] ( 1048 )
1070 费良军, 汪爱科, 王龙飞, 殷常青, 王锦辉
日光温室基质栽培樱桃西红柿滴灌试验研究
为给制定日光温室基质栽培灌溉制度提供参考,以樱桃西红柿为试验对象进行滴灌试验研究,共设5个灌水处理,每个处理3次重复.试验测定樱桃西红柿株高、产量、灌溉水分利用效率以及耗水量.结果表明,日光温室滴灌条件下基质栽培樱桃西红柿,随着灌水量的增加,株高呈增加趋势,整个生育期耗水量及耗水强度也随灌水量的增加而增大;处理T1产量最低,处理T3产量最高,且水分利用效率也达到最大;产量、灌溉水利用效率及水分利用效率均表现为中间大两头小的变化规律.得出了冬春茬樱桃西红柿整个生育期的最适宜供水量为305.66 mm,也表明产量与耗水量之间的关系可作为樱桃西红柿全生育期的水分生产函数.该研究分析了日光温室基质栽培樱桃西红柿产量与耗水量之间的关系,为合理地指导温室基质栽培作物灌溉提供理论依据.
2016 Vol. 34 (12): 1070-1076 [摘要] ( 802 ) [HTML 1KB] [PDF 1384KB] ( 945 )
1077 王卫华, 王亓剑,, 雷龙海,, 杨启良, 武振中, 张志鹏
不同铅浓度下水氮调控对小桐子生长的影响
为研究铅胁迫下水氮调控对小桐子生长的影响,采用2种灌水水平(W1:50%FC;W2:75%FC)、3种施N方式(N0:0;N1:300 mg;N2:600 mg)、5种土壤Pb污染水平(Pb1:0;Pb2:500 mg;Pb3:1 000 mg;Pb4:1 500 mg;Pb5:2 000 mg)交互试验对小桐子的生长进行了分析.试验结果表明:在土壤铅质量比达到Pb4后,铅胁迫占据主导地位,无论灌水量和施氮量如何变化,都显著的抑制小桐子幼树的生长和发育;中度水分胁迫抑制小桐子的生长发育,导致生物量降低,水分利用效率下降;高氮处理促进植物生长的同时,降低土壤的有效铅含量,减小铅对小桐子的抑制作用,水分利用效率增加;处理W2N2的小桐子平均水分利用效率分别比W1N0,W1N1,W1N2,W2N0,W2N1显著提高了54.8%,46.2%,38.4%,27.4%,9.8%.由此可见在土壤铅水平≤Pb4时,W2N2水平较其他水平更能提高小桐子生物量、水分利用效率以及植物修复的效率
2016 Vol. 34 (12): 1077-1085 [摘要] ( 836 ) [HTML 1KB] [PDF 1586KB] ( 733 )
1086 胡家帅, 王振华, 郑旭荣
灌水对滴灌红枣产量品质及水分利用的影响
为了获得南疆沙区红枣适宜的滴灌灌溉制度,以新疆第一师沙区骏枣为试验材料,考虑灌水量(W1:900 mm、W2:1 050 mm、W3:1 200 mm)和灌水次数(F1:10次、F2:14次、F3:18次)2个因素,设置9个滴灌处理和一个漫灌(CK:1 500 mm)处理进行大田试验,结果表明,灌水量和灌水次数对沙区红枣产量、品质、水分利用效率、土壤水分分布和土壤贮水量均具有一定的影响.灌水量对土层深度100 cm以下土壤贮水量相对100 cm以上影响更加显著,灌水次数主要影响土层深度100 cm以上的土壤贮水量,土壤贮水量垂直变化整体上随着灌水量、灌水次数的增加而增加.红枣耗水量、产量和水分利用效率受灌水量和灌水次数影响均呈规律性变化,1 050 mm灌水量各处理产量、水分利用效率显著高于其他滴灌处理;相似产量和品质条件下,滴灌比漫灌节约灌水量30%,有效提高水分利用效率43%.
2016 Vol. 34 (12): 1086-1092 [摘要] ( 911 ) [HTML 1KB] [PDF 1473KB] ( 1005 )
1093 王新端, 白丹, 郭霖, 何靖
改进的滴灌双向流道结构参数对水力性能影响
为了在现有滴灌管(带)生产设备加工成型,改进了滴灌双向流道结构.针对这一新型流道,探索分析流道结构参数对其水力性能的影响.以流道4个关键结构参数为因素,基于正交试验设计方法,设计16组方案并制作流道样件,进行水力性能试验.采用极差分析和方差分析研究各结构参数对水力性能的影响效应.利用多元线性回归,建立流态指数和流量系数与4个结构参数的回归模型.结果表明,流道过水宽度,对流态指数的影响最显著,分水件与边壁距离的影响最小;分水件与边壁距离对流量系数的影响最大.回归模型效果显著,且准确度较高,可用于流道流态指数、流量系数的预测,研究结果可为新型双向流道的参数化设计及其结构优化,提供一定的理论指导.
2016 Vol. 34 (12): 1093-1098 [摘要] ( 878 ) [HTML 1KB] [PDF 1445KB] ( 834 )
1099 崔守娟, 张西良, 徐云峰, 粟强, 孙祥, 张宇
基于LS-SVM的螺旋定量加料预测及试验研究
为提高螺旋定量加料性能,开展了智能预测技术对加料量准确性的影响研究.针对考虑螺旋速度和填充率等因素对螺旋不连续定量加料的影响难以用精确数学模型来描述加料量的问题,以螺旋加料装置为研究对象,加料量为预测目标,螺杆旋转角度为主影响因子,螺旋速度和填充率为影响因素, 建立了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)与旋转角度的加料量预测模型,研究加料量与主影响因子和影响因素之间的复杂非线性关系.采用交叉验证方法辨识模型参数,开展螺旋不连续定量加料量预测与实际加料试验.结果表明:该模型的预测结果与设定值较吻合,优于理论估算和BP神经网络预测模型,采用分料装置填充率接近1时,预测误差平均为±0.02.该模型可应用于螺旋不连续定量加料的预测与控制.
2016 Vol. 34 (12): 1099-1104 [摘要] ( 962 ) [HTML 1KB] [PDF 1516KB] ( 934 )
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