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369 |
程效锐,*, 符丽, 包文瑞 |
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核主泵空化流动对能量转换的影响 |
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为研究核主泵内部空化流动对能量转换的影响,采用RNG k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset空化模型对设计工况下核主泵模型泵进行了全流场空化模拟,得到核主泵发生空化时叶轮内气泡分布规律.选取叶片吸力面的前盖板流线和后盖板流线,通过分析不同空化工况下这两条流线上的动扬程与静扬程变化规律,研究核主泵发生空化时,空化流动对叶轮内能量转换的影响.结果表明:核主泵内流体的能量主要由叶轮中后段提供,且从前盖板到后盖板,叶片做功能力逐渐减弱;空化干扰叶轮内流体流动,导致空化区域相对速度增大,压力减小,在气泡密集区域,叶片做功能力几乎为0;随着空化程度加剧,无空化区动扬程增大,静扬程减小,且静扬程减小幅度大于动扬程增大幅度,从而引起泵扬程和效率下降;随着空化程度加剧,动、静扬程突变程度加剧,增大了叶轮内的流动损失,进而导致泵扬程及效率进一步下降.
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2018 Vol. 36 (5): 369-376
[摘要]
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705
)
[HTML 1KB]
[PDF 3768KB]
(
778
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377 |
陈杰, 王勇, 刘厚林, 邵昌, 张翔* |
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超低比转数离心泵的内部流动及非定常特性 |
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为全面地研究超低比转数离心泵的内部流动和非定常特性,以一台比转数ns=25的超低比转数离心泵为研究对象,对其进行三维非定常数值计算,并与试验结果进行对比,进而对内部流场、叶轮上的径向力和蜗壳各断面的压力脉动进行分析.研究结果表明:在不同流量工况下,叶轮流道内存在数量不等、大小不一的旋涡;靠近隔舌的2个相邻流道内,在叶轮出口边工作面的位置存在高流速区域,随着流量的增大,此处高流速区域逐渐消失;在大流量工况下,低速区面积逐渐减小,旋涡区的范围和数量逐渐减少,叶轮内相对速度分布逐渐变均匀;叶轮上的径向力大小和方向时刻变化,呈现六角星型分布,径向力脉动的主要激励频率均为叶频及其整数倍频;蜗壳各断面内压力脉动峰值随着断面变化逐渐增大,蜗壳各断面内压力脉动的主要激励频率均为叶频及其整数倍频,说明叶轮出口与蜗壳的耦合作用是蜗壳内压力脉动的主要影响因素.研究结果可为超低比转数离心泵的水力优化设计和合理运行区间的选择提供一定参考.
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2018 Vol. 36 (5): 377-383
[摘要]
(
563
)
[HTML 1KB]
[PDF 2260KB]
(
890
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384 |
王麦琪, 李彦军*, 袁寿其, 孟凡 |
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双向流道轴流泵装置的飞逸特性 |
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为研究双向流道轴流泵装置的飞逸特性,以引江济淮枞阳站泵装置模型为研究对象,基于RANS方程和RNG k-ε模型,应用CFX软件对双向轴流泵装置全流道进行了非定常数值模拟,获得了不同扬程下的流量值及飞逸转速值,计算得到了单位飞逸转速.通过数值计算结果与试验结果相比较,验证了数值计算方法的正确性.结果表明:单位飞逸转速随着叶片安放角的增大而逐渐减小;水流通过泵段后流动变得不稳定,在出水流道中产生大量旋涡;叶轮进口处压力脉动主频为叶轮转频的叶片倍数,压力脉动幅值从轮毂到轮缘逐渐增大;叶片吸力面中部压力分布较不规律,叶片压力面头部及吸力面尾部存在高压区,且面积随飞逸扬程增加而变大;叶片尾部流速较大,边缘存在流动分离现象,而头部存在低速区域,扬程增大后低速区面积增大,流场更加不稳定.研究结果可为泵装置的设计优化及安全管理提供一定参考.
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2018 Vol. 36 (5): 384-390
[摘要]
(
602
)
[HTML 1KB]
[PDF 2839KB]
(
865
) |
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391 |
刘刚, 付强*, 朱荣生, 王秀礼, 张本营, 李梦圆 |
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超临界锅炉给水泵级间密封间隙流动特性 |
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为研究超临界锅炉给水泵不同间隙下间隙流道的内部流动瞬态特性,建立不同间隙大小的间隙流道模型并对其进行数值模拟,得到间隙流道在轴向和环向上的压力、速度分布以及在进口压力脉动作用下轴向各处的压力变化情况.结果表明:在轴向上,间隙流道内液流的静压和流速具有3个阶段,分别为突降段、上升段和线性下降段,其中间隙越大,其静压越小流速越快;在间隙流道环形截面上静压的分布并不均匀,而在圆周方向上具有一定的周期性,在间隙流道环形截面上的速度的高速区主要出现在靠近内壁旋转面一侧,低速区主要出现在靠近外壁静止面一侧;在进口压力脉动作用下,间隙流道的入口、中部的压力变化频率是一致的,尾部静压主要由出口压力决定,其压力只在一定的值内上下波动.
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2018 Vol. 36 (5): 391-396
[摘要]
(
559
)
[HTML 1KB]
[PDF 2262KB]
(
855
) |
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397 |
陈秋良, 巫世晶, 李小勇, 王爱华* |
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基于气力提升技术的河道泥沙输送试验研究 |
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为了验证气力提升技术在河道清淤过程中的应用效果,依据70%浸没深度的普遍工况,搭建了采用气力提升技术的泥沙输送试验平台.在0~4.5 m/s的进气速度下,开展了泥沙提升效率试验,探究了最佳提升效率所对应的进气速度.同时基于Matlab图像处理功能,着重对0.6与1.0 m/s进气速度下的流型进行分析,得到了最佳提升效率附近对应流型的固体颗粒运动特性.研究结果表明,管内流型以及颗粒的运动特性直接受进气速度的影响.在浸没深度一定的情况下,河沙提升效率由进气速度所决定.通过研究不同进气速度下的流型,进而探究不同流型的形成原因,得知当进气速度达到1.0 m/s时,气相被充分离散成均匀细泡,气体与液固两相发生了强烈的动量交换,气体携带的绝大部分动能转移到了固液两相,该进气速度下的提升效率最高,此时的流型亦为气力提升最佳流型.通过测量得到清淤效率与进气速度的关系,验证了气力提升技术应用于河道清淤的可行性.
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2018 Vol. 36 (5): 397-403
[摘要]
(
470
)
[HTML 1KB]
[PDF 4196KB]
(
914
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404 |
韩伟,, 陈雨, 刘宜,*, 李光贤, 王洁, 王腾达 |
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水轮机活动导叶端面间隙磨蚀特性数值模拟 |
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为了研究水轮机活动导叶端面间隙固液两相流动的规律,以及间隙上下表面的磨损情况,基于Fluent软件的RNG k-ε湍流模型和DPM模型,结合水轮机活动导叶端面间隙流的简化模型(圆柱绕流和后台阶流),数值模拟了不同进口速度下,沙粒体积分数分别为1%,5%,7%,10%以及沙粒粒径分别为0.020,0.050,0.075,0.100 mm时,活动导叶端面间隙的三维非稳态流动.通过定常数值模拟得到不同工况下间隙上下表面的平均磨损率分布,分析磨蚀规律和磨蚀位置.结果表明:流场中平均磨损率分布受间隙流模型的结构和两相流参数设置影响较大.随着进口速度和沙粒体积分数增大,间隙流模型上下表面平均磨损率增大,磨损主要集中在轴前、台阶下游再附点位置以及间隙流出口处,最大平均磨损率约为2.0×10-6 kg/(m2·s).随着沙粒粒径增大,由于惯性力作用,模型上下表面平均磨损率减小;在沙粒粒径小于0.020 mm时,磨损情况相比其他粒径更严重,最大平均磨损率约为0.100 mm时的2倍.
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2018 Vol. 36 (5): 404-412
[摘要]
(
552
)
[HTML 1KB]
[PDF 9641KB]
(
763
) |
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413 |
李岩,*, 吴志诚, 田川公太朗, 冯放,, 张婷婷, 白荣彬, 李建业 |
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偏心风轮结构对垂直轴风力机气动特性影响数值模拟 |
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为了改善垂直轴风力机气动特性,提出了一种具有偏心结构的直线翼垂直轴风力机风轮形式,通过增大叶片气动力对转轴的作用半径来改善风力机的起动性能和提高输出功率特性.以采用NACA0018翼型的3叶片风力机为对象,利用数值模拟方法计算了具有6种不同偏心量风轮结构的风力机静态起动力矩系数和输出功率系数,分析了不同偏心量对风力机气动特性的影响规律.计算结果表明:适当的偏心量可消除在某些方位角处的反向力矩,使静态力矩系数波动变得平滑,从而有效改善直线翼垂直轴风力机整体起动性能.同时,适当的偏心量还可有效提高风力机的输出功率特性,最大功率系数可提高12%.
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2018 Vol. 36 (5): 413-419
[摘要]
(
483
)
[HTML 1KB]
[PDF 2626KB]
(
853
) |
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420 |
康宇驰,, 刘美红*, 王学良, 谭永发, 刘晋宾 |
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透平刷式密封压力分布数值模拟 |
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为了进一步研究流体在刷式密封中的压差情况,建立了近转子表面刷丝非均匀间距的二维叉排管束模型,利用计算流体力学(CFD)方法进行求解.根据边界层内雷诺数判据理论,提出了一种判别流体在刷丝束间隙中流动状态的方法.研究了在不同压差下,在刷丝束间隙处的压力和流速分布,以及刷丝束间距和周向排数对内部压力分布的影响. 结果表明:所计算的非均匀管束模型压力分布与前人试验结果能较好地吻合.在各个压差下,间隙线上的压强呈“V”型分布,速度呈倒“V”型分布.在各个压差下,后1/3部分刷丝束所承受的压差大于前2/3部分,并且后5排承压百分比随着总压差的增大而增大.最后一排刷丝所承受的压力大于前几排刷丝.减少管束之间的距离和可以使各排刷丝所承受的压差更均匀.刷丝等间距排列可以很好地保证压力均匀分布.增加刷丝束排数可以使后1/3部分刷封压力分布更均匀.
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2018 Vol. 36 (5): 420-425
[摘要]
(
561
)
[HTML 1KB]
[PDF 1536KB]
(
935
) |
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426 |
袁宏伟,, 袁先江,, 汤广民,, 崔毅, 蒋尚明, |
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淮北平原Angstrom公式参数校正及太阳总辐射时空特征分析 |
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为了解淮北平原太阳总辐射的时空特征,基于安徽省新马桥试验站内自动气象站2011—2016年的实测太阳总辐射Rs数据,分别采用最小二乘法和遗传算法对Angstrom公式中经验系数a,b值进行率定,对比分析2种率定值与FAO建议值计算ET0和Rs的差别;基于优选的率定参数,选取砀山、亳州、宿县、蚌埠及阜阳5个典型气象站点,对淮北平原太阳总辐射的时空分布特性进行分析.结果表明,FAO建议的经典参数a,b值并不适用于淮北平原,其较大估计了Rs和ET0.通过最小二乘法和遗传算法率定得出的a,b值均可有效提高Rs和ET0两者计算的准确性,且遗传算法率定的结果更优.1955—2014年的60 a内,淮北平原的日均Rs从北到南总体呈现逐渐降低的趋势,且平原北部下降幅度明显低于平原南部,1980年为主要转折年,1980年之前安徽省淮北平原年日均Rs年际下降趋势不明显,1980年之后年日均Rs年际下降趋势明显;Rs季节分布特征依次为夏季、春季、秋季、冬季,全年和各季度平均Rs在空间上呈现总体北高南低、局部有所差别的分布特征;此外,月尺度上Rs年内变化趋势呈现为单峰型分布,最大峰值出现在6月份,12月份最低.文中的研究成果可为淮北平原常规气象数据精确计算Rs和ET0提供参考.
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2018 Vol. 36 (5): 426-432
[摘要]
(
427
)
[HTML 1KB]
[PDF 1928KB]
(
985
) |
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433 |
何福娟*, 李王成, 闫文杰 |
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基于动态集对分析模型的地下水水质评价 |
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针对以往水质评价中评价指标权重相对固定的不足,提出一种基于动态权重的水质评价方法.首先建立地下水水质评价多指标评价体系,采用熵权法和层次分析法分别计算指标客观权重和主观权重,通过主客观综合赋权确定一个随指标取值变化而变化的指标动态权重.然后将集对分析模型由以往的3元联系度拓展为5元联系度,并将该权重引入改进的集对分析模型,提出基于动态权重的集对分析模型对地下水水质进行评价.将此方法应用于宁夏石嘴山市大武口区地下水水质评价,结果表明:测点1,2,5的水质级别为Ⅰ级;测点3,4,6,7的水质级别为Ⅲ级.结合研究区地质、水文地质条件以及人类活动情况验证评价结果的科学性及合理性,并通过与综合评判法、属性识别法和模糊物元法的评价结果相比较,表明基于动态权重集对分析模型的评价结果客观、合理,具有较好的实用性和科学性.
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2018 Vol. 36 (5): 433-438
[摘要]
(
492
)
[HTML 1KB]
[PDF 1268KB]
(
727
) |
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439 |
李义林, 刘小刚*, 刘艳伟, 杨启良, 唐建楷, 邓小军 |
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肥液浓度和生物质掺混量对微润灌溉入渗特性的影响 |
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为了探明肥液质量浓度和生物质掺混质量比对微润灌溉土壤水分入渗特性的影响,采用室内土箱模拟试验的方法,设置3个肥液质量浓度水平(清水F0:0 mg/L,低浓度FL:200 mg/L,高浓度FH:400 mg/L)和4个生物质掺混质量比水平(自然风干土B0:0 g/kg,低掺混量BL:15 g/kg,中掺混量BM:30 g/kg,高掺混量BH:45 g/kg),以发酵腐熟花生壳粉末为掺混生物质,研究微润灌溉的水分入渗速率、累积入渗量、湿润体体积以及湿润体质量含水率的分布特征.试验结果表明:肥液质量浓度和生物质掺混质量比对微润灌溉的初始入渗速率、稳定入渗速率、累积入渗量和湿润体质量含水率均值影响均具有统计学意义.与水平F0B0相比,增加肥液质量浓度和生物质掺混质量比可提高初始入渗速率13.02%~44.85%、稳定入渗速率13.50%~48.78%、累积入渗量5.65%~56.62%和湿润体质量含水率均值6.62%~30.09%;不同入渗时间内的累积入渗量符合Kostiakov模型;湿润体体积随肥液质量浓度和生物质掺混质量比增大而增大,且湿润体体积与入渗时间呈二次多项式关系;湿润体剖面面积和灌水均匀系数随肥液质量浓度和生物质掺混质量比增大而增大.
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2018 Vol. 36 (5): 439-447
[摘要]
(
476
)
[HTML 1KB]
[PDF 1775KB]
(
693
) |
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448 |
陆静*, 程俊 |
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JP75型卷盘式喷灌机水涡轮能量转换数值模拟分析 |
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为了对JP75型卷盘式喷灌机水涡轮进行能量转换分析、参数优化及探究其内部流动性能,采用CFD技术,对转速为250 r/min下的水涡轮进行三维建模、多面体网格划分以及数值模拟.分析水涡轮压力云图和速度云图,发现进口管道中不合理的弯道、喉部、喷嘴设计导致了水涡轮运行效率偏低,来流中的压力势能未能转化为有效的叶片冲击动能,大量能量仍以势能的形式储存在液流中.分析过流断面流线图,发现叶片间隙及出口管道入水口处有大量涡旋产生,造成部分能量损失,从而表明现有的JP75型水涡轮进出口设计和叶片设计需要改进.对进水管道喉部之后的射流段和转轮这两处进行能量转换计算,平均效率分别为26.31%和45.44%,转换效率明显偏低.对现有JP75型卷盘式喷灌机水涡轮进行了参数优化设计,经计算,初步确定了优化模型的标称直径为0.201 m、射流直径为0.021 m、设计水头为13.65 m.
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2018 Vol. 36 (5): 448-453
[摘要]
(
570
)
[HTML 1KB]
[PDF 5347KB]
(
888
) |
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454 |
荆学东, 潘翔*, 汪泽涛 |
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农药喷洒四轴飞行器的模糊PID姿态控制 |
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为了实现四轴飞行器更稳定的姿态控制,建立了四轴飞行器四元数运动学方程,并给出了四元数微分方程的解析解和数值解,在此基础上求解出了欧拉角.针对农药喷洒四轴飞行器在作业过程中负荷发生改变后影响控制效果的问题,设计了模糊PID控制器,通过Matlab/Simulink仿真,对比传统PID控制效果,验证了算法的可靠性.搭建了飞行器试验平台,在stm32飞控板上编程实现算法.试验中,通过改变飞行器质量,对比了传统PID和模糊PID的控制效果.在飞行器质量改变前后,模糊PID比传统PID的超调量分别降低22%和30%,上升时间分别减少0.06,0.08 s,调节时间分别减少0.70,0.80 s.试验结果表明,模糊PID控制系统较传统PID控制具有响应速度快、超调量小等优点,能更好地满足农业作业四轴飞行器的控制要求.
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2018 Vol. 36 (5): 454-460
[摘要]
(
554
)
[HTML 1KB]
[PDF 1558KB]
(
876
) |
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