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排灌机械工程学报
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排灌机械工程学报
 
2018年 36卷 1期
刊出日期：2018-01-25
泵理论与技术
   
泵理论与技术
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目录
2018 Vol. 36 (1): 0- [摘要] ( 497 ) [HTML 1KB] [PDF 1162KB] ( 1774 )
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封面
2018 Vol. 36 (1): 0- [摘要] ( 477 ) [HTML 1KB] [PDF 1792KB] ( 1817 )
1 黄彪，吴钦,，王国玉
非定常空化流动研究现状与进展
针对非定常空化流动数值计算模型,总结了不同汽液相间传输模型对模拟空穴发展和空泡脱落过程的影响,发现不同空化模型对于非定常空化流场的不同区域的预测有着明显的差异.建立了一种基于混合密度分域的空化流动计算模型,合理预测了空泡脱落时刻翼型尾部的不稳定脉动区.通过考虑空化流动的湍流多尺度与多相局部可压缩特性,提出了一种基于混合密度分域的混合湍流模型,预测结果与试验结果吻合更好.综合回顾试验与数值计算方面的研究工作,围绕空化流动特性与动力学问题,主要从非定常流场空穴形态、流动结构、空化流体动力等几个方面对非定常空化流动机理及相应研究成果进行了较为详细地评述和讨论.最后,基于非定常空化研究的发展趋势和进一步研究可能面临的突出问题,对非定常空化流动研究的发展方向进行了探讨与展望.
2018 Vol. 36 (1): 1-14 [摘要] ( 1119 ) [HTML 1KB] [PDF 3722KB] ( 2418 )
15 刘小兵,, 胡全友, 史广泰,, 赵琴,
混输泵小流量工况的空化特性
为改善混输泵在小流量工况下的水力性能,采用基于均相流假设的多相流模型和Rayleigh-Plesset方程,应用标准k-ε湍流模型,对混输泵小流量工况全流道空化流场进行数值模拟,分析几种典型空化工况下混输泵的输运性能以及在不同工况下叶轮内部空泡的分布规律,最后根据模拟结果预测混输泵的能量特性并与试验结果作对比分析,从而在一定程度上验证了数值模拟的可靠性.研究结果表明:在小流量工况下,叶片进口绕流和动静干涉对叶轮内的流动分离产生较大的影响,同时旋涡形成的低压区会加剧进口空化、降低泵的混输性能;从初生到深度空化发展过程中,空化首先发生在叶片进口和靠近中间位置,在叶片背面进口的空化程度较严重,越靠近轮毂空化程度越严重,甚至阻塞流动,加剧叶轮内相态分离.该研究结果为混输泵的进一步优化设计、性能改善及实验研究提供理论依据.
2018 Vol. 36 (1): 15-20 [摘要] ( 889 ) [HTML 1KB] [PDF 3155KB] ( 1993 )
21 刘莹莹, 杨孙圣, 孔繁余, 王桃, 陈凯
前弯型叶片液力透平的数值计算
为研究具有前弯型叶片液力透平的性能,设计了3种不同比转数具有前弯型叶片液力透平.采用全流场和结构化网格技术对液力透平内部流动进行数值计算,分析了具有前弯型叶片液力透平在不同流量下的外特性、压力场和速度场,得到了液力透平叶轮和尾水管内部流场随流量变化规律.研究结果表明:透平内部压力场从蜗壳进口经叶轮到尾水管出口压力逐渐减小,随流量的增大,液力透平的进出口压差逐渐增大;在前弯型叶片工作面存在旋涡区域,旋涡位置和区域大小随着流量的变化而变化;在尾水管横截面上存在随流量而变化的圆周速度分量;叶轮内部的水力损失是前弯型叶片液力透平内部的主要的水力损失,在3种液力透平中都占总水力损失的60%以上,并随比转数增大而逐渐增大.因此,前弯型叶片液力透平的优化设计应主要集中在叶轮研究.
2018 Vol. 36 (1): 21-27 [摘要] ( 906 ) [HTML 1KB] [PDF 2994KB] ( 2016 )
28 周冰晶, 张桂杰, 荆腾, 王颢, 贺照明,
心衰脉动过程两级轴流血泵溶血的数值模拟
为了理解血泵脉动运行时流动对血液造成的损伤,建立了血泵和心血管循环系统多尺度模型.多尺度模型将0维尺度的心血管循环集中参数模型和三维尺度的轴流血泵内部流动分布式参数模型相结合.以两级轴流血泵为例,用Matlab仿真得到一个心动周期中两级轴流血泵的动态进出口压差和流量变化.其次,根据血泵内血流动力特性,将动态工况分段划分,并以这些流量作为准静态工况进行溶血程度计算.最后,将一个心动周期中准静态工况的溶血程度做时间加权平均,得到平均溶血程度值.结果表明,在一个心动周期中,由于血泵本身惯性的影响,使瞬态进出口压差-流量特性曲线呈一闭合的环状.同时,溶血程度大小在一个心动周期的变化规律和流量变化趋势相反,和进出口压差变化趋势相同.综上所述,多尺度模型的计算方法可以预估血泵在心衰脉动运行时的平均溶血程度.
2018 Vol. 36 (1): 28-34 [摘要] ( 789 ) [HTML 1KB] [PDF 1627KB] ( 2179 )
35 敬双怡, 王泽君, 李卫平, 莘明亮, 任波, 黄立志
基于流域模型法的山洪灾害监测预警系统
为了提高山洪灾害监测预警系统的准确性和时效性,减少山洪灾害对山区居民的人身财产损害,结合水利部门信息化建设要求和国家山洪灾害防治要求,阐述了山洪灾害监测预警系统的设计原则、建设目的及主要建立方法.临界雨量计算是山洪灾害预警系统的关键,分析了单站临界雨量法、区域临界雨量法及P-Ⅲ型频率分析法这3种常用山洪灾害监测预警系统计算方法存在的问题,提出了采用流域模型法计算临界雨量的山洪灾害监测预警方法,并利用流域模型法计算了山西省大同县部分沿河村落不同时段不同持水度条件下的临界雨量值,将山洪灾害预警指标实测值与计算值进行对比,结果显示实测数据介于土壤含水率较低和较高临界雨量值之间,说明该方法合理可行.以流域模型法为基础建立了大同县山洪灾害监测预警系统,促进了大同地区山洪灾害防治工作.
2018 Vol. 36 (1): 35-41 [摘要] ( 799 ) [HTML 1KB] [PDF 1307KB] ( 2202 )
42 储善鹏, 张健, 俞晓东
T形三通管计算模型对尾水进口压力和调压室涌浪的影响
针对含尾水调压室的抽水蓄能电站,以特征线法和瞬变流理论为理论基础,在考虑尾水调压室长连接管水体惯性作用及管壁弹性的基础上,在T形三通管节点处分别建立了基于恒定局部水头损失系数、Gardel公式、试验资料的3种计算模型.结合工程实例,应用T形三通管节点处的3种计算模型对水电站的过渡过程进行了数值模拟;采用Gardel公式和试验资料,计算了过渡过程中不同时刻点的局部水头损失系数,研究了不同计算模型对尾水进口压力水头和涌浪水位的影响.结果表明:基于恒定局部水头损失系数的计算模型其阻抗作用最小,对应的尾水进口最小压力和最高涌浪最大;基于试验资料的计算模型其阻抗作用最大,对应的尾水进口最小压力和最高涌浪最小;基于Gardel公式的计算模型次之.
2018 Vol. 36 (1): 42-49 [摘要] ( 934 ) [HTML 1KB] [PDF 1925KB] ( 2325 )
50 程文韬,, 吴燕明,, 李超,,, 马光飞,, 张健
带有导流板的蜗形滞流器三维数值模拟
为了在不减少流通面积条件下提高新型改善城市内涝装置的蜗形滞流器节流效率,判断能否将其投入实际应用.采用VOF两相流计算方法对蜗形滞流器外特性进行模拟分析,结果发现:试验曲线与模拟曲线吻合度较好,说明该模拟方法可以较为准确反映蜗形滞流器的流动特性;未设导流板的蜗形滞流器的节流效率为18.2%,在其内部加设导流板后,最终节流效率提高约22.7%;加设导流板的蜗形滞流器节流效果普遍在30.0%以上,并且节流效率与导流板的角度α相关,但并非呈线性关系,在α=15°左右时,其节流效率可达到最高约40.9%.
2018 Vol. 36 (1): 50-54 [摘要] ( 765 ) [HTML 1KB] [PDF 1514KB] ( 2095 )
55 孙雪剑, 宋鹏云
输送天然气离心式压缩机干气密封性能分析
为了了解高压下混合实际气体行为和理想气体的区别,采用Redlich-Kwong方程表达混合气体的实际行为,对Muijderman螺旋槽窄槽理论气膜压力控制方程进行修正,并加以求解.针对螺旋槽干气密封,以天然气为例,分析混合气体效应对螺旋槽干气密封的端面压力、泄漏率、气膜刚度和开启力等特性的影响,并在不同压力下与其对应的理想气体和甲烷气体进行对比.结果表明:天然气混合实际气体效应,易受压缩,使干气密封的泄漏率、槽根压力、端面开启力、气膜刚度增大,其中对泄漏率的影响尤为明显;尽管天然气中的绝大部分气体是甲烷气体,但是天然气密封性能与甲烷实际气体性能差距较大,不能仅通过甲烷实际气体来分析天然气的密封性能.
2018 Vol. 36 (1): 55-62 [摘要] ( 732 ) [HTML 1KB] [PDF 1954KB] ( 2173 )
63 雷宏军,, 李轲,, 冯凯,, 潘红卫,, 杨宏光,
3种土壤灌溉后通气小白菜的水分及养分利用特性
选取3种河南省典型土壤(郑州黏土、洛阳粉壤土和驻马店砂壤土),以小白菜为供试作物,采用地下滴灌供水,设置常规灌溉为对照组(CK)、灌溉后通气(MV)为试验组开展盆栽试验,研究灌溉后通气对小白菜水分和养分利用的影响.结果表明,与CK相比,处理MV显著地提高了3种土壤小白菜根系活力、根干质量和净光合速率.处理MV显著提高了小白菜蒸腾速率,其中,黏土、粉壤土的分别提高了20.61%和15.98%.黏土在处理MV时,小白菜产量和水分利用效率分别提高了38.08%和52.70%;小白菜氮、磷、钾吸收效率分别增大了61.65%,66.54%,104.83%.粉壤土在处理MV时,小白菜磷、钾吸收效率分别增大了50.60%,73.65%.砂壤土在处理MV时,小白菜磷、钾吸收效率分别增大了40.84%,26.19%.以上差异均具有统计学意义(P<0.05).综上,黏土灌溉后通气处理对小白菜水分、养分利用及产量的提高效果最为显著.
2018 Vol. 36 (1): 63-68 [摘要] ( 843 ) [HTML 1KB] [PDF 1365KB] ( 2287 )
69 汪生林, 凡振伶, 高艳明, 李建设
营养液供液量与供液频率对冬春茬辣椒的影响
为了了解营养液不同供液量和供液频率对辣椒生长发育、果实品质和水分利用效率的影响,以“洋大帅”为试验材料,采用基质槽培的栽培方式进行试验.试验设置了3个不同供液量(在苗期,每株辣椒每天的供液量分别为W1:300 mL,W2:400 mL,W3:500 mL,开花坐果期每株辣椒每天的供液量加倍,结果期每天的供液量是苗期的3倍)和3个不同供液频率(整个生育期,每天的供液频率维持不变,即T1:2次/d,T2:3次/d,T3:4次/d).结果表明:当供液量为W2时,地上部分与地下部分相关性最好;处理W1T2水分利用效率最高,为18.13 kg/m3,但是其产量最低;处理W3T1的总根表面积最大,为754.54 cm3;处理W3T2辣椒生长最好,有最大的株高和茎粗,果实品质与水分利用效率也相对较好.因此,处理W3T2为试验条件下基质培冬春茬辣椒最佳的供液量和供液频率.
2018 Vol. 36 (1): 69-76 [摘要] ( 826 ) [HTML 1KB] [PDF 1530KB] ( 2052 )
77 张逸迪, 俞双恩, 高世凯, 王梅, 王姣, 李偲
先旱后涝胁迫下水稻茎蘖及株高动态响应
为了解先旱后涝胁迫下水稻的茎蘖和株高生长动态,采用测坑试验方法研究先旱后涝胁迫对水稻分蘖数和株高的影响,根据分蘖变化拟合分析了水稻茎蘖消长动力学模型,根据株高动态变化拟合了Logistic增长模型.试验结果表明:先旱后涝胁迫过程在分蘖期和拔节孕穗期均不同程度地抑制水稻分蘖;水稻在分蘖期、拔节孕穗期及抽穗开花期受涝可促进株高增长,在分蘖期、拔节孕穗期及抽穗开花期受旱则抑制株高增长;茎蘖消长动力学模型较好地拟合了茎蘖消长的过程,具有实践意义;Logistic模型拟合株高动态变化拟合度也较高,且适用合理.研究结果可为合理制定灌溉方案和提高水稻产量提供依据.
2018 Vol. 36 (1): 77-81 [摘要] ( 800 ) [HTML 1KB] [PDF 1365KB] ( 2023 )
82 向清江, 许正典, 陈超
30PY摇臂式喷头掺气与掺液的抽吸性能试验
为了实现摇臂式喷头在较低的工作压力下工作,在原有结构基础上设置掺气管结构,形成水气两相射流开展喷灌作业.掺气管的吸气功能也可用于抽吸叶面肥液、药液,从而实现摇臂式喷头的多功能用途.为了掌握该结构的抽吸能力,选择掺气管的内径d,伸缩长度L以及摇臂式喷头喷嘴的收缩角度θ为影响因素,试验研究30PY摇臂式喷头掺气管堵住时形成的真空度以及抽吸水时的质量流量.结果表明:在相同喷头工作水压力下,喷头的喷嘴收缩角θ在30°~65°的试验范围内增大时,喷头的工作水流量减小,从而影响掺气或掺液时的混合比例;掺气管缩距离L相对喷嘴出口端面为0,当L从-4~6 mm移动时,掺气管的抽吸能力从0逐渐增大到最大,L取值2 mm为推荐值;掺气管内径d越大,摇臂式喷头的工作水压力越高,则掺气管抽吸流体的流量越大.
2018 Vol. 36 (1): 82-87 [摘要] ( 1001 ) [HTML 1KB] [PDF 1555KB] ( 1873 )
88 程千, 黄修桥, 李浩, 韩启彪
文丘里施肥器空化特性数值模拟
采用数值模拟的方法对结构优化后的文丘里施肥器进行空化特性研究,探讨了空化影响施肥器性能的原因,揭示了施肥器内部流动耗能机理.研究结果表明:随着施肥器进出口压差不断增大,吸肥口负压值不断降低,吸肥流量不断增大,当吸肥口负压降低到最低值时,吸肥口负压值保持不变,吸肥流量将保持恒定,此后随着施肥器进出口压差不断增大,首先在喉部与扩散段连接处产生空化,并沿扩散段壁面向下游不断扩大增厚.通过比较不同压差条件下,施肥器不同截面的能量特征发现,未发生空化时,随着压差增大,喉部能量损失也增大,约占施肥器总损失的1/2左右;空化发生时,随着压差增大,喉部能量损失保持不变,而扩散段能量损失不断增大,这是由于空化的发展使扩散段流态恶化,空化区域外部及尾部产生大范围的涡,消耗较多能量,大量的无效能量损失使得施肥器吸肥效率急剧下降.
2018 Vol. 36 (1): 88-92 [摘要] ( 1027 ) [HTML 1KB] [PDF 1988KB] ( 2081 )
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