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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 7期
刊出日期:2018-07-25

泵理论与技术
   
泵理论与技术
1
封面
2018 Vol. 36 (7): 1- [摘要] ( 217 ) [HTML 1KB] [PDF 39888KB] ( 542 )
2
目录
2018 Vol. 36 (7): 2- [摘要] ( 227 ) [HTML 1KB] [PDF 1180KB] ( 720 )
553 CHEN Yu, ZHOU Jianxu *, ZHANG Zhengyang
CFD studies of scraper built in SPA clarifying tank based on mixture
In the industrial process of producing the strong phosphoric acid (SPA), clarification of the solution is essential to the ultimate product. However, the large viscosity of sediment and the induced interface interaction result in difficulties when the SPA is clarified. CFD numerical methodology is applied to simulate internal flow field and performance of the low speed scraper based on Mixture solidliquid twophase flow model. Sediment deposition is generated by loading solid particles at the bottom of clarifying vessel. The moving mesh and RNG k-ε model are used to simulate the rotational turbulent flow in clarifying tank. Variables studied, amongst others, are the scraper rotation speed and the mounting height, which can affect the solid suspension height. Features of flow field and solid volume fraction distribution in computational domain are presented and analyzed. The numerical reports of the scraper torque and velocities of inlet and outlet filed are obtained. It seems the torque value of rotational axis and particle suspending height augment with an increasing rotating speed. Meanwhile, a high revolving speed is good for the deposition discharge. The particle fraction distribution in meridional surface and horizontal surface at fixed rotation speed are analyzed to determine the corresponding optimal installation height. The simulating results reflect the flow field is marginally stirred by the scraper and proper working parameters are obtained, in which case the comprehensive properties of the scraper and the clarifying tank are superior.
2018 Vol. 36 (7): 553-559 [摘要] ( 442 ) [HTML 1KB] [PDF 3103KB] ( 606 )
560 杨敏官, 李玉婷*, 高波, 倪丹, 张永超
不同叶型对混流式核主泵叶轮出口能量分布的影响
为了进一步探索叶片对液流的推动机制,采用数值计算方法对具有不同叶型的混流叶轮水力性能、出口能量分布特性和内部流动进行研究,得到叶轮出口动能和压能,并将其求和得出总能量的分布规律,且求出轴向动能和径向动能及其比例,并从流动分解角度分析流体对不同叶型的绕流情况.结果表明:该混流式叶轮在进口至出口方向叶型为仿翼型时比前后盖板方向叶型为仿翼型时具有更好的能量性能;当前后盖板方向叶型为仿翼型时,最厚位置靠近后盖板侧,叶轮的水力性能相对较高;叶轮出口能量中压能占较大数值比例,且叶片轴、径向做功比例和叶型存在一定关联关系;进口至出口方向叶型为仿翼型时,对轴、径2个方向的流动均具有良好的适应性,而前后盖板方向为仿翼型变化时只能在1个方向上近似翼型绕流.
2018 Vol. 36 (7): 560-566 [摘要] ( 593 ) [HTML 1KB] [PDF 2210KB] ( 793 )
567 陈红军*, 张铁罕, 王昌荣
SDZ310型超高压多级离心泵的结构特性
针对目前多级离心泵转子轴向力难以平衡以及级间密封长期运行易损坏的问题,通过对SDZ310型超高压多级除磷泵的结构特性进行研究,设计了一种节段式自平衡双壳体多级离心泵.该泵的转子部件上叶轮对称布置,自动平衡转子部件上的轴向力,使其具有较长的寿命和可靠的运行性能.特别解决了除磷泵在除磷工况下运行时,由于频繁变化的工况导致的转子部件的轴向力频繁变化,进而使其难以平衡的难题.通过一种带节流阀式的集中式供油及回油系统,使得该泵能够满足长时间运行时的润滑和冷却的需求.采用由镀铬精密研磨而成的螺旋反抽密封,能够保证该泵在运转过程中级间无泄漏,保证泵的容积效率,进而提高了整机效率.
2018 Vol. 36 (7): 567-572 [摘要] ( 1359 ) [HTML 1KB] [PDF 1937KB] ( 1180 )
573 陶然,, 肖若富*, 杨魏
基于遗传算法的轴流泵优化设计
针对轴流泵进行水力性能设计和优化,在满足设计要求的基础上,实现泵机组水力性能的提升.在优化过程中,控制叶片安放角为优化参数,采用遗传算法及二进制编码对轴流泵进行优化.在遗传操作过程中,以水力效率为优化目标函数,借助计算流体动力学对目标函数进行求解.根据验证结果可见,优化之后,轴流泵的水力性能得到提高并达到设计要求工况,其水力效率从81.68%提高到86.19%,扬程从3.73 m提高到4.56 m.通过流动分析得出,优化之后,由于叶片吸力面与压力面之间的压力差增大,水泵扬程得以提升.根据对水力损失的分析得出,由于泵内水力损失的减小,水泵的效率明显提高.同时,最优效率点移动到设计工况,高效区明显扩大.所采用的数学优化方法能够快速有效的对轴流泵进行优化设计,在原有设计方案的基础上,可有效地进行水力性能的提升.
2018 Vol. 36 (7): 573-579 [摘要] ( 460 ) [HTML 1KB] [PDF 1902KB] ( 995 )
580 段小辉*, 孔繁余, 赵瑞杰, 刘莹莹, 谈倩艳
基于正交试验的炉水循环泵导叶优化设计
利用正交试验法对导叶进行优化设计,选取导叶进口安放角、扩散角、喉部面积为因素,根据正交表选取9组作为试验组,采用计算流体动力学(CFD)方法对各试验组进行数值计算分析,与原导叶性能对比并对结果进行极差分析.结果表明:不同的导叶参数对炉水泵性能影响程度不同,3个因素影响的主次顺序为进口安放角、喉部面积、扩散角,其中进口安放角对炉水泵扬程与效率影响程度不同,对扬程影响较大,其余对炉水泵扬程和效率影响程度相同;根据正交法所选取的最优试验组合为α3=16.2°,θ=8°,F3=37×50 mm2.最后通过原导叶的模拟结果与真机试验数据的对比可知,数值计算方法是可行的.由此可知,正交法可用于炉水泵的优化设计,通过调整主次因素来提高炉水泵的性能,更好地为火电厂水循环提供保障.
2018 Vol. 36 (7): 580-586 [摘要] ( 438 ) [HTML 1KB] [PDF 1893KB] ( 791 )
587 郑源, 李丽*, 孟志伟
大中型泵站机组三维检修仿真培训系统开发
为实现泵站机组检修过程的三维可视化、加强对安装检修人员的技术指导和培训,依托江苏泰州引江河高港泵站,运用3ds Max软件对泵站厂房和机组进行分块建模,再结合VS2010,osg,QT,Premiere等软件,利用三维动画技术、虚拟装配技术、三维交互技术和虚拟现实技术,研发了大中型泵站机组检修过程的三维仿真培训系统,创建了机组检修模型库,实现了机组检修过程的多媒体演示功能、模拟训练功能和技能鉴定等功能,打造了大中型泵站机组拆装操作的全新仿真演练平台.该系统不仅提供了真实感强的三维演示动画,展现了灵活、准确的交互漫游环境,并且可以对学员的技能进行系统的鉴定,强化培训效果.该系统有效地解决了泵站检修人员培训的难题,为泵站的标准化检修提供了参考.
2018 Vol. 36 (7): 587-592 [摘要] ( 584 ) [HTML 1KB] [PDF 2030KB] ( 733 )
593 刘派
参数不确定性对地下水数值模拟结果可靠性的影响
以标准矩形为研究区,按介质渗透系数差异将研究区划分为4个单元,应用HydroGeoSphere模拟系统建立数值模型,以含水层渗透系数为目标参数,分析不同参数分区的灵敏度系数;选择高灵敏度的分区建立渗透系数随机场,进行参数不确定随机模拟,分析模拟结果相对确定性模型的可靠度.结果表明:位于模型最顶层的单元1内渗透系数灵敏度最大,这与该单元的分布位置直接相关;随机模拟得到的压力水头按一定频率分布,确定性模型所得到的压力水头变化值290.52 cm出现的频率仅为7%;当认为确定性模型结果的可靠度为100%时,随机模拟结果相对于确定性模型结果的可靠性明显降低,这表明考虑到参数的不确定性时,模拟结果与确定性模型结果存在显著差异.随机模拟结果的概率性分布特征可以更加真实地表达实际情况,有利于水资源决策性管理的风险规避.
2018 Vol. 36 (7): 593-598 [摘要] ( 569 ) [HTML 1KB] [PDF 2360KB] ( 885 )
599 郑建波, 叶晓琰*, 胡敬宁, 佘旭南
不同进水压力下水润滑轴承润滑特性试验研究
针对海水淡化高压泵水润滑轴承-转子系统在运行过程中由于进水压力的改变而带来的安全、可靠和稳定性等问题,以轴心轨迹以及周向压力脉动为主要研究目标,对干、湿转子在不同进水压力下水润滑轴承轴心轨迹数值模拟,并通过前期设计研制的海水淡化高压泵用水润滑轴承试验台对干、湿转子在不同进水压力下水润滑轴承运行过程中轴心轨迹及周向压力脉动进行试验研究.从计算和试验结果的总体变化趋势可以得知,进水压力对干转子情况下液膜形成的影响较大,而湿转子由于转子系统阻尼因素影响,进水压力对轴心轨迹影响变小,但整体变化趋势与干转子变化趋势相近,对系统整体而言在进水压力为0.2 MPa时,系统运行较为稳定,文中为进一步提高万吨级海水淡化高压泵系统稳定运行能提供了一定的研究基础.
2018 Vol. 36 (7): 599-606 [摘要] ( 510 ) [HTML 1KB] [PDF 3996KB] ( 671 )
607 杨亚红, 刘林刚*, 招扬, 朱天旭
基于PBM模型的微孔曝气氧化沟气液两相流分析
为了有效减少氧化沟内污泥沉积,了解其流场特性.对微孔曝气氧化沟进行模拟,模拟中引入群平衡模型(PBM),并验证了PBM模型应用在微孔曝气领域的可行性,在此基础上,建立CFD-PBM气液两相流模型,对微孔曝气氧化沟工艺的气液两相流进行Fluent模拟分析,考察了氧化沟内流速、气含率等流体力学行为.结果表明:耦合模型所得的流速值大于传统模拟结果但更接近于实际流速,其平均相对偏差分别为±8.0%,±8.5%,且收敛稳定,由于将定义一组不同直径的气泡,且考虑到气泡的聚合破碎作用,对泥水混合情况的模拟更符合微孔曝气的特点.在此基础上,建立氧化沟模型进行模拟,结果显示,PBM模型可以考虑到气泡直径微小不一的特点和气泡上升过程的聚合破碎作用,流体混合效果明显,与推流器相结合,不易出现污泥淤积的现象,泥水能够充分混合.
2018 Vol. 36 (7): 607-612 [摘要] ( 673 ) [HTML 1KB] [PDF 1766KB] ( 1014 )
613 任岩,*, 张锴
风电机组传动链综合状态监测与故障诊断技术
为了实现对风电机组传动链结构及运行过程的监测与诊断,结合单一的物理仿真或单一的经验.利用风电机组传动链在线状态监测系统采集数据并预处理,采用FFT,FNN和专家系统推理机对不同类型的故障进行诊断,采用决策融合技术对诊断结果进行优化,构建风电机组传动链在线综合状态监测与故障诊断系统.将该系统与风电场CMS系统和SCADA系统相结合,对风电机组进行状态监测与故障诊断.以某风电场主轴轴承故障为例,分析振动幅值、故障发生时间、故障部位及故障程度,根据诊断情况,给出了专家意见.该系统具有很强的通用性、适应性、容错性和易实现性,提高了分析问题、推理及优化、远程诊断分析能力,达到了较高的智能化水平等建议.
2018 Vol. 36 (7): 613-616 [摘要] ( 1158 ) [HTML 1KB] [PDF 1386KB] ( 973 )
617 杜虎林,*, 刘俊江, 刘荣国, 马振勇, 刘立刚, 王永军, 朱睿, 张波, 牛金帅
根灌条件下沙地土壤水分消长变化特征
为了了解根灌条件下沙地土壤水分消长变化特征,采用直插式根灌技术,对人工种植1 a的梭梭进行灌溉试验.对20~100 cm的土壤水分变化,采用TDR土壤水分自动观测仪器,进行24 h的连续观测.土壤水分增长与消退特征:土壤水分增长,分为2个阶段,其一,在始灌后的6 h内,为土壤水分快速增加阶段,快增速率为每小时55.36%;其二,在土壤水分缓慢增加阶段,缓增速率为每小时0.57%,仅是快增速率的1.03%.土壤水分消退,分为2个阶段,其一,在停灌后的6~8 h,为土壤水分快速消退阶段,消退速率为每小时7.58%;其二,在土壤水分缓慢消退阶段,消退速率为每小时0.58%,消退周期为5 d;土壤水分消退的最低阈值为1.45%;在沙坡头区,土壤含水量在1.45%~4.00%,对人工植物生长具有重要意义.土壤水分消退过程,采用幂函数方程拟合,具有较好的拟合效果.对于浅表层20 cm深的土壤含水量,根灌比地面滴灌要高出170%,有效含水量的持有时间,根灌是地面滴灌的12倍,根灌比地面滴灌具有更好的土壤水分保持作用.
2018 Vol. 36 (7): 617-624 [摘要] ( 563 ) [HTML 1KB] [PDF 1517KB] ( 658 )
625 邬尚贇, 李晓丽*, 常平, 李明玉, 陈溯航
鄂尔多斯红色砒砂岩干湿循环作用下力学性能试验研究
为了分析鄂尔多斯市准格尔旗不同粒径砒砂岩的力学性能,进行不同干湿循环次数试验,得到了砒砂岩收缩变形和强度特性的变化规律.结果表明:<2.00 mm(原状砒砂岩)试样在3次干湿循环后收缩变化最大;0.50~1.00 mm试样一直缓慢收缩沉积;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样在第3次循环后土体的密实度达到最强.在此基础上,利用直剪仪测定其抗剪强度.在相同的垂直荷载下,发现<2.00 mm试样随着循环次数的增大,1~3次循环的过程中抗剪强度增加最大,之后小幅度增加;0.50~1.00 mm试样随循环次数的增加呈现出缓慢增长的趋势;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样随着循环次数的增加而先略有降低,之后稍有增加并逐渐保持稳定.砒砂岩内摩擦角变化,<2.00 mm和0.50~1.00 mm粒径随干湿循环次数增加而递增;而0.25~0.50 mm和<0.25 mm粒径内摩擦角几乎不变化.黏聚力变化,<2.00 mm 和0.50~1.00 mm试样呈现出先增大逐渐平缓的趋势;0.25~0.50 mm和<0.25 mm试样呈现先减小随后小幅度增大的趋势.
2018 Vol. 36 (7): 625-631 [摘要] ( 374 ) [HTML 1KB] [PDF 2009KB] ( 709 )
632 肖思强, 王新坤*, 徐胜荣, 樊二东
射流脉冲三通毛管灌水均匀性试验研究
为了提高低压滴灌系统灌水均匀性,基于附壁与切换原理发明了射流脉冲三通发生器,试验研究了不同压力工况下脉冲频率、脉冲振幅2种因素对灌水均匀系数、流量偏差率的影响,并分析了脉冲条件下毛管铺设长度和进口压力对灌水均匀性的影响.结果表明:在毛管铺设长度相同时,不同低压下射流脉冲三通灌水均匀系数的平均值比普通三通提高了0.65%,流量偏差率明显低于普通三通,平均降幅为3.62%;低压条件下产生脉冲频率高于200次/min,脉冲振幅高于2.5 m;相同压力条件下,灌水均匀系数随毛管铺设长度的增大而降低,流量偏差率随毛管铺设长度的增大而显著增大;毛管铺设长度相同时,灌水器流量随进口压力增大而增大,进口流量也会随之增大.
2018 Vol. 36 (7): 632-638 [摘要] ( 493 ) [HTML 1KB] [PDF 1696KB] ( 660 )
639 刘中良, 张艳艳, 谷端银, 焦娟, 高俊杰*, 刘世琦,
农业废弃物还田对番茄品质、产量及土壤氮磷钾含量的影响
为了探明农业废弃物还田对设施番茄产量、品质及土壤氮磷钾(NPK)等的影响,以“金棚8号”番茄品种为研究对象,通过日光温室小区试验法,设置菌渣、稻壳和麦秸配比(体积比):CK为0∶0∶0,T1为2∶0∶1,T2为0∶1∶2,T3为1∶2∶0,T4为1∶1∶1,T5为1∶0∶2,T6为2∶1∶0,T7为0∶2∶1共8个处理,研究了不同配比还田处理对日光温室番茄产量、品质及土壤NPK含量等的影响.结果表明,还田提高了番茄果实可溶性糖、维他命C(VC)和番茄红素含量,降低了有机酸含量,增大了糖酸比.其中处理T4的可溶性糖含量最高,达3.30%,而有机酸含量则最低,为0.30%;果实糖酸比以处理T1,T2和T5的为较佳,分别为7.21,8.49和8.60;果实VC含量为(9.62~17.54)×10-2 mg/g,较CK的增加了33.16%~82.33%,各处理间的差异具有统计学意义.处理T4的番茄红素含量最高,其次为T2的,分别为82.88,80.80 mg/kg,较CK的分别增加了47.11%,43.41%.此外,还田处理显著增加了番茄产量,处理T2的产量最高,达100 927.02 kg/hm2,较CK增产31.41%,各处理间的差异具有统计学意义.土壤碱解氮含量以处理T3的最高,达131.26 mg/kg;各处理的土壤有效磷含量均显著高于对照的;土壤速效钾含量为127.02~155.03 mg/kg.处理T6的有机质含量最高,为1.60 g/kg.综合考虑产量和品质等指标,处理T2较佳.
2018 Vol. 36 (7): 639-644 [摘要] ( 469 ) [HTML 1KB] [PDF 1384KB] ( 818 )
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 江苏大学
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
 《排灌机械工程学报》编辑部
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