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排灌机械工程学报
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排灌机械工程学报
 
2009年 27卷 6期
刊出日期：2009-11-30
泵理论与技术
流体工程
泵站工程与给排水
   
泵理论与技术
341 齐学义， 胡家昕， 田亚斌
超低比转速高速离心泵复合式叶轮的正交设计
针对影响超低比转速高速离心泵复合式叶轮短叶片设计的叶片数、叶片径向进口的相对位置、叶片周向偏置度及偏转角等4个主要因素,设计了16种不同短叶片型式的复合式叶轮.通过对正交设计方案结果的极差分析,得出各因素水平对扬程和效率影响的主次顺序分别为短叶片数、偏转角、周向偏置度、径向进口的相对位置和短叶片数、径向进口的相对位置、周向偏置度、偏转角,从而得到超低比转速高速离心泵复合式叶轮短叶片的最佳设计方案.利用CFD软件,分别对采用常规叶轮和正交设计的复合式叶轮两种方案进行了数值模拟和性能预测.结果表明,采用正交设计的复合式叶轮内部压力场和速度场分布合理,Q-H曲线更加平坦,Q-η曲线最高效率点向大流量偏移,在相同设计方案下,复合式叶轮离心泵在大流量工况条件下工作性能良好.
2009 Vol. 27 (6): 341-346 [摘要] ( 1782 ) [HTML 1KB] [PDF 482KB] ( 1684 )
347 刘建瑞， 苏起钦， 徐永刚， 王董梅
射流式自吸喷灌泵内部流场的数值分析
利用三维造型软件创建了50ZB-25D型射流式自吸喷灌泵的内部全流场,运用FLUENT软件计算了该泵在3种情况,即回流阀完全关阀、不使用回流阀、回流阀完全关阀但不考虑分离室和储液室的影响等情况下的效率,探讨了回流阀、分离室和储液室对泵效率的影响.为了验证运用FLUENT计算射流式自吸喷灌泵效率的准确性,对该泵做了效率试验.运用FLUENT软件提供的M ixture两相流模型,对泵自吸过程中的气液两相流进行了非定常计算,探讨了自吸过程中泵体内气液两相流流动规律.结果表明,回流阀对泵效率的影响很大,而分离室和储液室结构的复杂性并不会产生大的影响;数值模拟结果与试验结果的吻合度较高,效率在各个流量点下相差不超过3%,扬程相差不超过1.5 m.
2009 Vol. 27 (6): 347-351 [摘要] ( 1930 ) [HTML 1KB] [PDF 370KB] ( 1620 )
352 何秀华， 邓许连， 杨嵩， 毕雨时， 蒋权英
涡旋阀压电泵内部空化流动的数值分析
设计了一涡旋阀压电泵,采用动网格模型对其进行数值分析.首先对涡旋阀压电内部流场进行了动态模拟,得到了不同时期压电泵内的速度和静压分布图,有效地将压电振子的动态特征和流体的运动特征进行了间接流固耦合分析,验证了动网格模型在研究压电泵运动边界方面的可行性.研究了驱动频率,压电振子振幅,泵腔高度对涡旋阀压电泵输出性能的影响,发现驱动频率越小,压电振子振幅越大,出口体积流量越大,泵腔高度约为250μm,出口流量达到最大值.此外,还分别对涡旋阀和涡旋阀压电泵进行了空化模拟,得到了空化时涡旋阀内和不同时刻泵腔中的气液分布,为有效预测压电泵腔内空化,抑制空化现象提供了一定依据.
2009 Vol. 27 (6): 352-356 [摘要] ( 1997 ) [HTML 1KB] [PDF 413KB] ( 1914 )
357 高希彦， 方武， 王燕， 白敏丽
一种用于稠油输送的径向活塞泵的研制
研制了一种适用于稠油输送的新型阀配流式径向活塞泵.该种新型阀配流式径向活塞泵采用了独立、可摆动式液缸体结构,并利用了机械强制回程.除具有传统往复泵的基本优点之外,还具有结构更加紧凑、体积更小、重量更轻、效率更高、脉动更小等优点.按照GB/T 7784—2006标准检测,在额定工况下,新型阀配流式径向活塞泵的机械效率可达89%,容积效率高达92%.该泵样机在辽河油田进行了长达3个月的现场试验测试.测试结果表明,样机运转平稳,且无故障、无泄漏.该种新型阀配流式径向活塞泵作为节能产品在稠油输送领域有良好的应用前景.
2009 Vol. 27 (6): 357-361 [摘要] ( 1640 ) [HTML 1KB] [PDF 314KB] ( 1421 )
362 曹卫东， 李跃，张晓娣
低比转速污水泵叶片包角对水力性能的影响
利用商用软件FLUENT 6.2,在双坐标系下,对雷诺时均N-S方程进行离散,采用标准的湍流模型和SIMPLE方法进行求解,对5种不同的叶片包角叶轮与同一个蜗壳的耦合流场进行了数值模拟,得出了低比转速污水泵叶轮与蜗壳内的压力和速度分布规律,为低比转速污水泵的性能预测,水力设计和优化设计提供了依据.包角为190°的叶片工作面流速分布优于其他包角叶片工作面的流速分布,且该叶轮在隔舌附近产生高压区的面积明显小于其他包角的叶轮,选择优化后包角为190°的叶轮试验并与泵外特性模拟预测结果进行了对比.结果表明:若不改变泵水力部件其他几何参数,随着低比转速叶片包角由小向大变化,泵的内流特性存在较明显的差异,泵效率存在极大值.
2009 Vol. 27 (6): 362-366 [摘要] ( 2011 ) [HTML 1KB] [PDF 402KB] ( 1821 )
367 刘宜， 宋怀德， 陈建新， 李永乐
旋喷泵集流管进口形状对水力性能的影响
采用连续方程、动量方程、交错网格和Simplec算法求解,对XP300-3型新型低比转数旋转喷射泵矩形叶轮、转子腔和集流管的内部流动进行了全三维数值模拟.分析了旋喷泵内部流动规律,得到了转子腔及集流管内部流动的速度场、压力场及湍动能的分布规律.设计了5种不同进口形状的集流管,并分别整体组合,比较了该5种模型的优劣,找到了集流管内部流动的一些规律.分析及数值模拟结果表明:集流管椭圆型进口长半轴跟转子腔半径相一致,长短半径相差不大更有利于解决过水断面充分入流的问题,进而减少其水力损失;通过对数据结果进行综合平衡分析和比较,得出了最优的参数组合.研究结果可为旋喷泵的性能预测以及集流管的优化设计和能量损失分析提供理论依据.
2009 Vol. 27 (6): 367-372 [摘要] ( 1738 ) [HTML 1KB] [PDF 458KB] ( 1339 )
373 叶晓琰， 丁亚娜， 许建强， 张军辉
提高特殊柱塞泵往复密封寿命的优化设计
针对输送含颗粒介质柱塞泵的柱塞、填料寿命问题,从接触型往复密封的摩擦学机理出发,通过优化匹配柱塞直径、行程及泵速各参数,合理控制柱塞的线速度,降低摩擦速度,对柱塞填料密封进行优化设计;通过求解间隙中的流体力学层流运动问题,合理控制冲洗液的压力,保证全压密封系统中接触区的液膜处在混合润滑状态下工作,使密封副有良好的润滑;提出了两种填料函方案,并和采用不同表面处理工艺的柱塞及多种填料搭配组合进行试验.试验结果表明,密封累计运行了4 455 h后,组合1和组合2柱塞的磨损仅为0.03 mm和0.05 mm;在生产实际中,改进后的密封设计,使柱塞及填料的使用寿命从原来的1 500 h提高到4 500 h以上.
2009 Vol. 27 (6): 373-378 [摘要] ( 2061 ) [HTML 1KB] [PDF 379KB] ( 2416 )
379 郎涛， 施卫东， 马新华， 张德胜， 邹萍萍
多功能水泵模型及装置模型试验台的开发
介绍了江苏大学流体中心实验室DN500 mm多功能水泵模型及装置模型试验台的主要技术指标及系统构成,分析了提高测试精度的方法.利用不确定度理论,验证试验台精度.根据一台比转速为500的模型泵在某一工况点重复测量得到的10组性能试验数据,计算各测量量的A类不确定度;对测量仪器仪表精度进行分析,得到B类不确定度.将A类和B类不确定度分量合成,得出该水泵模型效率测量的不确定度为0.25%,优于水利行业标准SL 140—2006中规定的0.40%.分析表明,水力循环系统、测量控制系统是影响试验台测试精度的主要因素,该试验台具有较高的测试精度,能满足多种用途的试验需求,对提高我国泵行业整体制造水平、模型泵及装置试验研究水平具有重要的意义.
2009 Vol. 27 (6): 379-383 [摘要] ( 1633 ) [HTML 1KB] [PDF 340KB] ( 1559 )
384 王洋， 傅剑辉
微泵电机定子用低碳钢蓝化工艺及性能试验
基于低碳钢比硅钢片资源丰富,且价格低廉,为降低水泵行业微型电泵电机定子用材料成本,进行了退火蓝化低碳钢替代硅钢片的试验.分析了低碳钢的退火蓝化机理,研制了一套低碳钢定子材料的退火蓝化工艺方案,并将蓝化后的低碳钢定子在电泵电机中进行了试验验证,对使用低碳钢材料与硅钢片材料的电泵电机的空载电流、满载电流、效率、功率因数和温升等主要技术指标进行了对比分析.试验结果表明,退火蓝化工艺能显著提高低碳钢的电磁性能,使其达到硅钢片的技术指标,从而满足电泵电机的性能要求,验证了将低碳钢经退火蓝化后替代硅钢片用作微型电泵电机定子材料的可行性.
2009 Vol. 27 (6): 384-387 [摘要] ( 1507 ) [HTML 1KB] [PDF 346KB] ( 2166 )
388 王春林， 梁俊， 易同祥， 刘红光， 吴志旺
旋流自吸泵导壁结构对性能的影响
运用商用CFD软件FLUENT,对旋流自吸泵内部三维流场进行了数值模拟.计算采用标准k-ε模型,选择多重参考系模型将叶轮流场与蜗壳流场进行动静耦合,得到导壁附近的压力场及湍动能流场的分布规律.分析了导壁包角结构对流场的影响,建立了性能预测模型,通过对导壁包角分别为55,°65,°70°这3种结构尺寸模型的性能预测对比,探讨了导壁结构对于旋流自吸泵性能的影响.分析可知导壁结构对性能有一定影响,65°包角为最佳导壁结构.通过预测与试验结果的对比,二者结果较为一致.
2009 Vol. 27 (6): 388-392 [摘要] ( 1612 ) [HTML 1KB] [PDF 375KB] ( 1523 )
泵站工程与给排水
393 郑源， 肖玉平， 刘文明， 黄昱
大型竖井式贯流泵装置的数值模拟与性能预测
基于三维不可压流体的雷诺时均方程和Spalart-Allmaras方程湍流模型,采用SIMPLEC算法,对大型竖井贯流式泵站的全流道进行数值模拟,分析流道的流态和叶轮的静压分布规律,揭示竖井式贯流泵流道流体的流动机理;对泵装置的流量和效率进行预测,并与模型试验结果比较分析.结果表明:出水流道内的流动为轴向流动与环向旋转的螺旋形合运动;叶片的静压分布呈现较为明显的规律,升力面的静压整体上较吸力面要高,且叶片吸力面的静压等值线分布较升力面密.性能预测结果和模型试验结果吻合较好.
2009 Vol. 27 (6): 393-397 [摘要] ( 2511 ) [HTML 1KB] [PDF 379KB] ( 1811 )
流体工程
398 陈汇龙， 翟晓， 赵斌娟， 杨生华， 李亚南， 陈萍
多孔端面机械密封内流场的数值分析
为了研究由激光加工的多孔端面机械密封的内部流动问题,以被加工密封面的单个微凹腔作为模型,采用计算流体力学(CFD)软件求解N-S方程和k-ε方程,得出环两侧无压状态下的压力、速度和能量分布图,以及环两侧加压状态下单个微凹腔的动静压分布图,并对计算结果进行了分析.研究表明:合适的微孔尺寸可以产生流体动压效应,此时可产生液膜开启力;凹腔的动压分布受凹腔两侧压差的影响,动压分布的改变能够产生一定的液膜阻力,起到减缓泄漏的作用.研究结果为深入了解多孔端面机械密封动压效应的形成机理以及微凹腔的优化设计,提供理论参考.
2009 Vol. 27 (6): 398-402 [摘要] ( 2070 ) [HTML 1KB] [PDF 456KB] ( 1534 )
403 王贞涛， 罗惕乾， 陈汇龙， 李庆利
荷电喷雾改善烟气脱硫效果的机理及试验
为了研究荷电喷雾对湿法烟气脱硫的增益作用,探讨荷电雾滴表面特性、荷电特性及运动特性与传质的关系,采用石灰浆荷电雾化的方法进行了荷电喷雾烟气脱硫试验,获得了不同液气比、Ca/S摩尔比和荷电电压下的烟气脱硫效率.结果表明:脱硫效率随着液气比、Ca/S摩尔比、荷电电压的增大而提高,且提高的趋势都在逐渐变缓,提高幅度最大为10%.高压静电场的存在改善了雾滴的表面吸收特性,增加了雾滴表面Ca2+的含量;荷电雾滴表面张力的减小降低了气体的传质阻力;雾滴带电及非过剩电荷感应极化作用,增加了雾滴吸收SO2的附加作用力;此外,高压静电作用下的二次雾化减小了雾滴粒径,增大了气液接触的总面积;带有同种电荷雾滴之间的相互排斥,雾滴在脱硫塔内部分布均匀.以上诸因素都有利于烟气脱硫效果的改善.
2009 Vol. 27 (6): 403-408 [摘要] ( 1961 ) [HTML 1KB] [PDF 416KB] ( 1623 )
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