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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 4期
刊出日期：2016-04-25
   
277 侯向陶, 王鹏飞, 许忠斌, 阮晓东
蒸汽发生器下封头对核主泵入口流场影响
为了研究AP1000蒸汽发生器(SG)下封头对反应堆冷却剂泵(RCP)入口流场的影响,将SG下封头与RCP统一建模,采用CFD方法对其耦合模型进行全三维流场计算,分别研究了在稳态和瞬态情况下SG下封头对RCP入口流场的影响.稳态计算时,将均匀入流下缩尺泵的数值计算结果与试验结果进行对比,以验证数值计算方法的正确性;瞬态计算时,进行了时间步长无关性验证,以准确分析压力脉动特性.结果表明:在SG下封头的影响下,RCP入口处产生了周向不均匀的轴向速度并且形成了2个回转方向相反的旋涡;瞬态下,核主泵入口处形成了2个低压区,与均匀入流情况相比,监测点的压力系数标准差增幅达53%~90%;SG下封头使RCP入流产生预旋,且与叶轮形成较大的冲角,使得RCP扬程、效率分别下降了1.5%~7.7%,2.6%~4.1%.
2016 Vol. 34 (4): 277-282 [摘要] ( 1382 ) [HTML 1KB] [PDF 2096KB] ( 1293 )
283 王家斌, 陈佳, 袁寿其, 裴吉, 孟凡
双吸双蜗壳离心泵隔舌处的压力脉动特性
为了研究双吸泵双蜗壳隔舌区的压力脉动特性,采用CFD方法对某一型号双吸双蜗壳离心泵进行不同工况下全流场非定常数值模拟,得到了泵内部流动特性及隔舌区监测点的压力脉动情况,并对其进行压力脉动强度分析和时域、频域分析.计算结果表明:压力脉动强度大的区域主要分布在叶轮出口与隔舌的交界面处,说明叶轮与隔舌的动静干涉作用将引起隔舌处较大的压力脉动;2个隔舌在额定流量下的脉动强度均小于偏离额定工况下的脉动强度,且随着流量的增大,隔舌A处压力脉动强度的分布逐渐变得对称;在额定工况下,2个隔舌区的压力脉动周期性明显,在隔舌A处中间平面上压力脉动频率以2倍轴频为主,两侧以1倍叶频为主;隔舌B处中间平面与其中一侧的压力脉动频率以2倍叶频为主,另一侧则以1倍叶频为主;在1.0Qd和1.2Qd工况下,隔舌A的中间平面上P0的压力脉动频率均以2倍叶频为主,小流量下则以1倍叶频为主,但其幅值变化并不明显,而隔舌B处中间平面上的压力脉动幅值受流量变化影响较大,0.8Qd倍和1.2Qd工况下压力脉动幅值明显增大.
2016 Vol. 34 (4): 283-288 [摘要] ( 1439 ) [HTML 1KB] [PDF 1954KB] ( 1658 )
289 蒋玲林, 刘厚林, 王凯, 邵昌
径向导叶出口型式对洒水车泵压力脉动的影响
为了研究径向导叶出口型式对自吸式洒水车离心泵外特性、压力脉动及径向力的影响,基于Shear Stress Transport湍流模型和SIMPLE算法,对3种不同径向导叶出口型式的自吸式洒水车泵进行了非定常数值计算,监测径向导叶出口处的压力脉动和蜗壳的径向力,并对压力脉动进行时域分析,同时比较监测点的压力脉动幅值和蜗壳壁面受到的径向力大小.计算结果表明:增大径向导叶出口面积,可以改善径向导叶出口处流态,从而提高离心泵的效率;在同一工况下,增大径向导叶出口面积,可以降低径向导叶出口处压力脉动幅值,减轻径向导叶和第二级叶轮动静干涉的危害,并且减小蜗壳径向力;同一径向导叶出口型式洒水车离心泵模型,在流量较小时,在一个旋转周期内蜗壳壁面所受到的径向力平均值较大.
2016 Vol. 34 (4): 289-293 [摘要] ( 1100 ) [HTML 1KB] [PDF 1674KB] ( 1214 )
295 李彩虹, 薛志宽, 李红
叶轮前盖板与泵体轴向间隙对轴向力的影响
为了研究一种新型结构的离心泵叶轮前盖板与泵体轴向间隙对轴向力的影响,首先采用传统理论计算方法得到泵的轴向力,然后基于CFX软件,采用RNG k-ε湍流模型和高阶算法,对离心泵进行全流场数值模拟.通过改变叶轮前盖板与泵体轴向间隙方法,获得泵设计工况下的外特性、轴向间隙之间静压变化及转子部件轴向力,研究泵外特性、轴向力随叶轮前盖板与泵体轴向间隙的变化情况和变化规律.通过数值模拟计算研究表明:在设计工况下,随着离心泵叶轮前盖板与泵体间隙的增加,泵的扬程和效率逐渐减小;叶轮、背叶轮和副叶轮内的静压变化很小,叶轮前盖板与泵体轴向间隙内的静压变化明显;泵的轴向力先增大后减小.扬程数值模拟和试验结果误差为0.84%,轴向力理论计算和数值模拟的最大误差不超过5.75%,说明数值模拟的方法验证了用经验公式计算新型泵所受轴向力的准确性.
2016 Vol. 34 (4): 295-300 [摘要] ( 4411 ) [HTML 1KB] [PDF 1781KB] ( 1733 )
301 丁荣, 谈明高, 刘厚林, 张景, 何乃昌
双流道泵偏工况不同叶轮外径时压力脉动
为研究偏工况下不同叶轮外径D2(101,103,105 mm)对双流道污水泵内压力脉动的影响,采用Mixture多相流模型对泵内固液两相流进行了非定常数值计算,并进行了试验验证.偏工况主要包括了小流量工况0.6Qd和大流量工况1.2Qd.结果表明,在小流量工况下,蜗壳周向压力脉动总体上均随D2增大而增大,且叶轮外径从103 mm增大到105 mm时压力脉动最大增幅达到53.2%;而在大流量工况时,除VP3,VP6和VP7点外,其余各点处蜗壳周向压力脉动均随D2增大而小幅增大.在2种流量工况下,蜗壳周向压力脉动均随角度变化剧烈震荡,同时,偏工况下较小的叶轮外径有利于减小泵内压力脉动.在固液两相流工况下,当D2为105 mm时隔舌附近各点瞬时静压值波动都很剧烈,各点压力脉动主频在0.6Qd下以低频为主,而在1.2Qd下则均是叶频,且在该工况下各点压力脉动最大幅值均随D2增大而增大.研究结果可为双流道污水泵的优化设计提供依据.
2016 Vol. 34 (4): 301-306 [摘要] ( 1065 ) [HTML 1KB] [PDF 1990KB] ( 1250 )
307 周大庆, 刘跃飞
基于VOF模型的轴流泵机组起动过程数值模拟
为探索轴流泵机组起动过程中外特性参数和机组流道内流态的瞬变特性,建立了包括肘型进水流道、转轮、导叶、虹吸式出水流道与出水池等部件的轴流泵机组三维几何模型,采用VOF气液两相流模型与Realizable k-ε湍流模型相结合的方法,对预开启真空破坏阀及真空破坏阀保持关闭这2种起动方式下的轴流泵机组起动过程进行了三维数值模拟.数值模拟结果显示,水流翻越驼峰之后,出水流道内的空气不断被卷入水中并由下降段流道内的水流旋涡携带排出,出水流道内空气囊体积逐渐减小,从而最终形成虹吸;初始空气囊大小是影响起动过程中排气时间长短的关键因素之一,初始空气囊体积越大,排出气囊所需时间越长,而采用真空破坏阀保持关闭的起动方式会产生较大的初始空气囊,因而起动时间较长;与真空破坏阀保持关闭的起动方法相比,采用预开启真空破坏阀的方法使最大起动扬程下降了30%,起动时间缩短了64%.
2016 Vol. 34 (4): 307-312 [摘要] ( 1100 ) [HTML 1KB] [PDF 2324KB] ( 1090 )
313 钱福军, 周和平, 夏卫中
长江感潮段闸站工程摩阻型拦船设施应用
为解决传统直线型拦船设施拦截能力弱,在遭受船舶撞击后易损坏、维修难,并且在水位变幅较大时,拦河钢绳的张紧度不好控制这一工程实际问题,以江苏泰州引江河高港闸站工程为例,对感潮段闸站工程摩阻型拦船设施进行了研究,并进行了相应的力学计算,介绍了保持拦船设施适应水位变化的张拉系统设计方案.计算结果表明:基于船舶撞击钢丝绳为平面直线运动及撞击点在钢绳中点的数学模型而设计的带张拉功能的摩阻型拦船设施是可行的.该设施能保证船舶撞击钢丝绳的情况下,对船舶实施渐进加力拦截,确保船舶与钢丝绳相撞击后均无损伤,方便船舶自救及拦截设施功能恢复;吊锤式恒张力张拉系统能使拦船设施适应感潮河段水位变化,使钢丝绳始终处于良好的张紧待机状态.这对于保证感潮河段闸站工程口门过往船舶及闸站工程安全运行,具有一定的理论和实际意义.
2016 Vol. 34 (4): 313-320 [摘要] ( 832 ) [HTML 1KB] [PDF 1580KB] ( 1307 )
321 王宁, 黄彪, 吴钦, 王国玉
绕水翼空化流动及振动特性的试验与数值模拟
采用试验与数值模拟相结合的方法,对不同材质水翼的空化水弹性响应及其振动特性进行了分析.试验中,采用高速摄像技术观测不同空化阶段的空穴形态,应用多普勒激光测振仪测量水翼的振动速度.采用k-ω SST湍流模型和Zwart空化模型对流场进行数值模拟,并建立两自由度结构模型,基于混合耦合算法实现流固耦合数值模拟计算.试验结果表明,水翼的振动幅度在云状空化阶段达到最大,水翼的振动主频与空泡脱落频率一致,并随空化数减小而降低.数值预测结果与试验结果吻合较好,能较准确地捕捉附着型空穴的生长、脉动以及云状空穴的断裂脱落过程,主要振动频率与相应空泡脱落频率一致.受水翼弹性变形和结构水弹性响应的影响,弹性材料水翼吸力面的空泡发展更为复杂,空泡脱落过程伴随着大尺度空泡团的二次附着与脱落,且空泡团容易发生破碎,形成水气混合状,其结构振动特性和流激振动频谱成分也更加复杂.
2016 Vol. 34 (4): 321-327 [摘要] ( 1211 ) [HTML 1KB] [PDF 2561KB] ( 1462 )
328 任岩,,, 毕亚雄, 王德宽, 孙袁, 张锴, 代安琪
风电机组传动链的故障树智能诊断技术
为了解决复杂结构下的风电机组传动链的故障,采用面向故障树的智能诊断技术,对机组传动链进行诊断.通过故障树分析技术,结合传动链故障类型及机理分析,构建了风电机组传动链故障树智能诊断系统;采用面向故障树的基于框架的混合知识表示,分析故障与故障特征、故障与故障源之间的关系;通过顶上事件—中间事件—基本事件的推理机制,确定故障树上各节点的状态,找出故障源;最后,运用故障树智能诊断技术,分析某风电场3#风机传动链的故障实例,采用振动分析法提取齿轮箱、主轴和联轴器的故障特征,初步确定为齿轮箱的轴承损坏,根据损坏原因,检查轴承清洁度和润滑情况,发现废油脂呈纯黄色,内部铁屑明显,剖析故障源为齿轮箱轴承润滑不良.
2016 Vol. 34 (4): 328-331 [摘要] ( 1102 ) [HTML 1KB] [PDF 3014KB] ( 2334 )
332 刘小飞,, 费良军, 孙景生, 张寄阳, 汪顺生
垄植沟灌夏玉米棵间蒸发试验研究
为了探明沟灌夏玉米农田棵间蒸发规律,采用自制不同直径的棵间蒸发皿在夏玉米全生育期内分别于每天早上8点加以观测,对不同水分下限条件下沟灌夏玉米大田总蒸发量及垄面、沟面蒸发量进行了试验研究.结果表明沟灌夏玉米棵间蒸发量随着土壤水分下限降低呈减少的趋势,在全生育期内棵间蒸发在拔节前占很大比例,苗期和拔节期农田棵间蒸发量各占蒸腾量的90%和40%左右;拟合不同水分处理沟面和垄面蒸发的线性方程,相关系数在0.8以上;最后对比苗期和抽雄后期垄沟蒸发过程,两者都随着时间推移呈减小的趋势.垄面蒸发和沟面蒸发的比例约为20 ∶13,这为以后沟灌夏玉米农田土壤水分循环模拟提供了数据参考,在沟灌夏玉米农田蒸发中,应在拔节期前控制棵间蒸发量达到节水的目的.
2016 Vol. 34 (4): 332-338 [摘要] ( 2039 ) [HTML 1KB] [PDF 1559KB] ( 1193 )
339 李建波, 房宗启, 纪全菊, 王卫华
基于WPF的三角图自动识别系统构建方法——以土壤质地分类系统为例
以平面三角坐标图为研究对象,指出了传统三组分体系分类命名时人工查找方式的缺点.以土壤质地分类三角图为例,提出了土壤质地自动识别系统(STARS)设计思路,介绍了对该体系分类边界的解析编程方法.以 Visual Studio为开发工具,基于微软用户界面框架WPF实现系统界面(前台代码)开发,使用C#语言完成业务逻辑(后台代码)的编写,借助动态依赖库NPOI实现对 Excel文件的操作,最终完成土壤质地自动识别系统的建立.文中详细介绍了STARS建立中所需的类设计和算法设计,旨在为其他三组分体系平面三角坐标图自动识别系统的建立提供方法和理论指导.该方法简单易学,软件界面美观,且具有计算速度快、数据处理量大、零误判率、高鲁棒性、容错能力强等特点.
2016 Vol. 34 (4): 339-345 [摘要] ( 1384 ) [HTML 1KB] [PDF 1723KB] ( 2128 )
346 赵新宇, 高金龙, 古鹏飞
容重对红壤水平入渗及氯离子运移特性影响
为了研究不同容重红壤KCl溶液的水平一维入渗和氯离子运移特性,进行了室内水平一维入渗试验,入渗溶液为摩尔浓度0.1mol/L的KCl溶液,试验土壤为红壤,土壤容重设定为1.20,1.25,1.30,1.35,1.40 g/cm3等5个不同的水平,试验结束后对数据进行了理论分析.结果表明:容重对红壤土水分入渗和氯离子运移影响显著,入渗率、累积入渗量和湿润锋随土壤容重的增大而减小;入渗结束后,各土层含水量和氯离子分布趋势基本相同,在相同入渗距离,红壤容重越大,氯离子含量越小,但相差不大;Philip入渗模型和Kostiakov入渗模型都能较好的反应不同红壤容重水平一维入渗的累积入渗量与时间的关系(R2>0.98),Philip模型和Kostiakov模型中反映入渗特性的系数S和K均随红壤容重的增大而减小,说明累积入渗量与红壤容重呈负相关关系.研究结果可为红壤地区农作物的灌溉施肥提供理论支撑.
2016 Vol. 34 (4): 346-350 [摘要] ( 918 ) [HTML 1KB] [PDF 1505KB] ( 1328 )
351 田浪, 刘永强, 王珍, 曹睿哲, 肖俊龙
基于物元可拓模型的灌区水资源综合效益评价
为了评价灌区水资源的综合效益,运用物元可拓理论,将水资源综合效益、水资源综合效益特征及对应的特征量值作为物元,建立灌区水资源综合效益评价的物元可拓模型,从经济效益、社会效益、生态环境效益3个方面建立评价指标体系,利用各评价指标对水资源综合效益的贡献率来确定指标的权重,此外,提出了五级评价等级标准.利用所构建的灌区水资源综合效益评价物元模型,结合漳河灌区2013年的运行状况数据,对其水资源综合效益进行评价,通过局部灵敏度分析方法对评价结果进行灵敏度验证,结果表明评价结果灵敏度较好,准确可靠,评价结果显示该灌区2013年水资源综合效益为“一般”,同时可以看出该灌区的水资源社会效益和生态环境效益较经济效益稍差.研究表明,在水资源综合效益评价方面,物元可拓模型具有较好的实用性和科学性.
2016 Vol. 34 (4): 351-356 [摘要] ( 890 ) [HTML 1KB] [PDF 1342KB] ( 1176 )
357 张杰武, 冯吉, 徐飞鹏, 莫芳媛
引黄滴灌砂石过滤器滤料过滤性能
选取黄河原状泥沙,采用自行配置黄河水,针对不同粒径均质石英砂滤料,对不同过滤速度条件下过滤器过滤性能进行测试.结果表明:总体而言,水头损失均随着时间的增加而增大.相同滤料粒径条件下,随着流速的增加,水头损失整体呈上升趋势.出水浊度均随着时间的增加而减小.随着流速的增加,出水浊度整体呈现先减小后增加的趋势.原因是随着流速的增加,穿过滤料空隙部分以及被滤料表面吸附的小颗粒与大颗粒会随之增加,滤层堵塞速度与程度均会增加,从而导致水头损失会随之增加.随着粒径的增加,滤料颗粒表面积减小,滤料颗粒间空隙增加,其对水中颗粒物的截留、吸附等能力均会降低,则水头损失会随之降低.由于滤料能吸附各种杂质,在运行一段时间后,滤料颗粒表面就会附着各种杂质从而失去其再次吸附其他杂质的能力,故而浊度去除率会越来越低.本研究可为引黄滴灌过滤器最优过滤模式选择提供理论依据.
2016 Vol. 34 (4): 357-361 [摘要] ( 995 ) [HTML 1KB] [PDF 1754KB] ( 1135 )
363 邢作常, 田素博, 刘思瑶, 林静, 张祖立
基于机器视觉和结构光的犁体样板曲线测量
以犁胫为试验对象,采用结构光和双目立体视觉,在实验室条件下,搭建了热态犁体锻件样板曲线三维重构和测量系统,提出了非高斯分布激光条纹边缘的形态学检测方法和亚像素中心的提取算法;在对原始图像立体校正基础上,研究了对激光条纹进行二次校正和高精度匹配的方案和算法,提高了左右图像立体匹配和三维重构的精度和速度,并在HALCON平台上,实现了犁体结构光样板曲线的光刀中心提取、重构、拟合和数学描述,解决了犁体样板曲线尤其是热态锻件犁体样板曲线测量难的问题.在Intel(R)Core(TM)i7-5500U CPU@2.40 GHz处理器上运行,测量精度1.88 mm,耗时316 ms.试验证明,以结构光和双目立体视觉为手段对犁体样板曲线进行测量,避免了热态锻件辐射光的影响及其他干扰影响,具有一定精度和可行性,可以提高犁体设计、制造、检验的效率和方便性,为犁体轮廓的检验、测绘、描述、制造和设计提供了新的途径.
2016 Vol. 34 (4): 363-369 [摘要] ( 940 ) [HTML 1KB] [PDF 2426KB] ( 1934 )
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编辑出版
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