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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 6期
刊出日期:2018-06-25

泵理论与技术
   
泵理论与技术
1
封面
2018 Vol. 36 (6): 1- [摘要] ( 192 ) [HTML 1KB] [PDF 8335KB] ( 469 )
2
目录
2018 Vol. 36 (6): 2- [摘要] ( 212 ) [HTML 1KB] [PDF 1156KB] ( 504 )
461 李琪飞,*, 王源凯, 刘超, 张建勋, 张正杰, 王仁本
混流式水泵水轮机驼峰区压力脉动特性
为了研究混流式水泵水轮机在峰区内部流动的压力脉动特性,以某抽水蓄能电站模型水泵水轮机为研究对象,对模型机组进行了全流道非定常数值计算.结合试验数据,分析了泵工况下驼峰区流道内不同位置处压力脉动特征和流态特征,讨论了流量变化对机组压力脉动特性的影响.结果表明:驼峰区工况下,蜗壳出口的压力脉动主要受到其内部流动特性的影响,同时受到上游双列叶栅作用的影响,在驼峰区极小值工况点处其压力时域变化周期性被扰动;导叶后转轮前的压力脉动主频为低频,第2主频为9倍转频和18倍转频,压力脉动幅值随着流量减小而增大;锥管内压力脉动都属于低频压力脉动,在驼峰区极小值工况点处,锥管上游压力脉动受下游转轮-尾水管动静干涉作用影响较大,出现了高频成份的压力脉动.
2018 Vol. 36 (6): 461-466 [摘要] ( 452 ) [HTML 1KB] [PDF 1974KB] ( 826 )
467 吴绍科*, 张跃文, 张鹏
离心泵瞬时启动过程的仿真
为了更进一步研究高比转数大功率离心泵的瞬时工况,应用Flowmaster软件搭建离心泵运行模型,根据实际测量参数设置边界条件,仿真并与试验结果进行对比,在可信的情况下,针对泵不同的启动方式进行仿真分析,量化了星-三角启动的优点.在此基础上,在不同阀门开度下,获得了离心泵的瞬时启动转速、流量、功率和出口压力的特性曲线,进而进行量纲一化分析.结果表明,星-三角启动属于缓慢启动方式,启动过程平缓,且整个过程中功率增长均匀,对设备冲击小;在离心泵的启动过程中,流量上升特性主要取决于电动机自身的启动特性,且在初期时上升缓慢,使流量达到稳定的时间大大滞后于转速达到稳定的时间;量纲一化的系数一直变化,与准稳态假设不符,从而得出离心泵启动时清晰的瞬态过程.
2018 Vol. 36 (6): 467-471 [摘要] ( 960 ) [HTML 1KB] [PDF 1599KB] ( 1002 )
472 雪增红*, 曹潇, 王天周
离心泵机组振动故障诊断与分析
针对某离心泵机组振动严重超标,影响服务寿命等问题,借助北京京航公司HG8908C多通道数据采集系统进行振动速度数据采集,对其振动信号进行幅域、时域分析,并运用快速傅里叶变换(FFT)信号分析方法对其频域信号特征结构进行了细化分析,并结合以往典型振动故障案例数据库,给出了该泵组由于转子部件与壳体部件间动静口环摩擦及平衡水管支撑刚度不足引起的振动故障,与拆检解体结果完全吻合.最后通过有限元计算泵转子静弯曲挠度控制转子的安装抬升余量,增加平衡水管厚度及对其焊接斜拉支撑等措施,有效地解决了该泵组振动超标问题,处理后的泵组振动信号稳定,周期性明显,频率结构正常.试验结果表明,此方案能够较好地解决离心泵机组振动故障问题,对于离心泵机组类似振动故障问题的诊断方法及处理措施具有一定参考价值.
2018 Vol. 36 (6): 472-477 [摘要] ( 766 ) [HTML 1KB] [PDF 2537KB] ( 916 )
478 唐苑峰, 袁建平*, 司乔瑞, 张克玉, 陆荣
基于Eulerian-Eulerian模型的轴流泵气液两相流动数值研究
为研究轴流泵在气液两相流条件下的内部流动特性,以1台比转数为1 500的模型泵为研究对象,基于Eulerian-Eulerian非均相流模型,以空气和水为工作介质,进行了多种流量下不同进口含气率的定常数值计算,分析了不同气液两相工况下模型泵外特性变化情况,并通过叶轮内压力、气相分布以及气液两相速度分布情况探究气液两相在轴流泵内流动规律.计算结果表明:在水气混合工况下,此轴流泵的扬程和效率随着含气率的增加呈现逐渐下降的趋势;相同含气率下,压力面压力大于吸力面压力,从轮毂到轮缘,压力呈现增大的趋势,叶轮表面的气体主要集中在叶片的吸力面,随着流量的增加,压力最高点逐渐趋近于轮缘附近,压力面的气体逐渐增多,吸力面的气体逐渐减少,压力面的气体主要聚积在进水边,并有向轮缘移动的趋势;相同流量下,气体还是主要集中在叶轮的吸力面,随着含气率的增加,压力面最大压力区域有从进水边向轮缘中间区域移动的趋势,吸力面的气体有沿着进口向出口运动的趋势.另外,随着流量的增加,气液相的速度随之增加,在靠近轮毂的区域出现了明显的流动分离现象.
2018 Vol. 36 (6): 478-484 [摘要] ( 494 ) [HTML 1KB] [PDF 3108KB] ( 692 )
485 钟伟源*, 朱荣生, 王秀礼, 卢永刚, 刘永, 康俊鋆
基于双向流固耦合的核主泵叶轮力学特性
基于双向流固耦合方法对核主泵内流场和结构场进行联合求解,研究流固耦合作用下核主泵叶轮的力学特性,分析经流固耦合作用后叶轮总体、叶片进出口边及叶根在各流量下的应力及变形分布.研究结果表明流固耦合作用对主泵外特性有一定影响且耦合后结果更接近试验值;随着流量的增加,叶轮前盖板处应力分布均匀性有所降低,而叶轮的最大等效应力均发生在叶轮叶片出口边与叶轮前盖板交界处,在交变载荷的作用下容易产生疲劳破坏.叶轮的最大的变形发生在叶轮叶片出水边的中部,叶轮的最大变形量随着流量的增加而增大.叶根的进出口边处易出现应力集中现象,说明叶片进出口边对液流的压力载荷及动静干涉作用极为敏感,在叶轮水力及结构设计时应予以足够重视.研究结果为核主泵以后的性能分析、叶轮的结构设计、维护和检修提供了有益参考.
2018 Vol. 36 (6): 485-493 [摘要] ( 437 ) [HTML 1KB] [PDF 3108KB] ( 679 )
494 周兰庭, 杨靖*, 李建华
基于主题模型的南水北调东线工程学术关注点研究
通过搜集从2003年到2016年与南水北调东线工程相关的1 405篇中文文献,借助LDA主题模型总共识别出13个有效主题,分别为“工程施工”“泵站运行优化”“水泵性能研究”“工程成本研究”“水环境模型”“河流水污染”“信息自动化”“湖泊富营养化”“水体污染物”“水泵结构计算”“水泵水力计算”“生态学”和“生态环境治理”,并对各主题的内容进行了分析,揭示出其内在的知识结构.然后使用了2个文献计量指标(主题占比和主题演变趋势)来描述南水北调东线工程的学术关注情况,发现“工程施工”为最热门主题,其次是“泵站运行优化”和“水泵性能研究”.而“水环境模型”和“湖泊富营养化”正逐渐成为研究热点.结果反映了学术界的关注情况,也为南水北调东线工程的后评价提供了决策依据.
2018 Vol. 36 (6): 494-500 [摘要] ( 421 ) [HTML 1KB] [PDF 1424KB] ( 689 )
501 潘志军, 徐磊*, 沈晓燕, 洪飞, 张浩
杭州八堡泵站斜式泵装置流道水力优化
为保证杭州八堡泵站斜式泵装置的安全、稳定和高效运行,运用三维湍流数值模拟方法对该站斜式进、出水流道进行了水力优化设计研究.基于流道三维流场数值计算结果,揭示了进水流道高度和泵轴倾角分别对斜式进水流道水力性能的影响规律,揭示了出水流道平面扩散角和泵轴倾角分别对斜式出水流道水力性能的影响规律.结果表明:斜式进水流道高度愈大流道水力性能愈好,泵轴倾角愈小流道水力性能愈好;斜式进水流道转向角度愈小,水流受离心力影响愈小,愈有利于水流流动调整;斜式出水流道扩散角愈小流道水力性能愈好,泵轴倾角愈大流道水力性能愈好;受螺旋状的水流和急剧转向的“S”形弯曲流道的共同影响,斜式出水流道内不可避免地存在不对称旋涡;综合考虑八堡泵站流道水力性能、土建工程量、闸门提升高度和水泵机组安装检修难度等多方面的因素,确定该站斜式泵装置的泵轴倾角为20°.
2018 Vol. 36 (6): 501-508 [摘要] ( 760 ) [HTML 1KB] [PDF 3023KB] ( 738 )
509 CHEN Huilong, LI Xinwen, WANG Bin, WU Qiangbo, REN Kuntens, LI Tong, ZHAO Binjuan
Influencing factors on hydrodynamic lubrication failure of upstream pumping
Considering the effect of both viscosity-temperature relationship and cavitation of microscale film,the influencing factors on hydrodynamic lubrication performance of upstream pumping mechanical seal were investigated based on the theory of hydrodynamic lubrication. N-S equation, energy equation, viscosity-temperature equation and vapor transport equation were solved with the finite [JP3]volume method by using Fluent software, which was performed to [JP]analyze the influence of the viscosity-temperature effect and cavitation effect on hydrodynamic lubrication failure of the film. The research demonstrated that it will lead to the significant difference of the temperature field by considering the coupling of temperature and viscosity. When the film thickness decreased and the rotating speed rose, cavitation regions and viscous friction heat increased, the opening force of the film was also enhanced. However, the growth rate was restricted to the cavitation regions and viscous friction heat, and the opening force began to decline to a certain extent, and thereby being insufficient to open the surfaces of the seals and leading to the failure of automatic adjustment function and severe wear, lubrication failure occurred. Through comprehensive research on the influences of viscosity-temperature and cavitation effect on hydrodynamic lubrication performance, the theories of failure and design of upstream pumping mechanical seal were further developed.
2018 Vol. 36 (6): 509-516 [摘要] ( 402 ) [HTML 1KB] [PDF 2091KB] ( 501 )
517 贺杰, 刘秀梅*, 李贝贝,, 徐化文
槽口深度对U型节流阀空化流场的影响
采用数值计算的方法对U型节流阀内部流场进行了研究,分析了不同节流槽深度对节流阀内部油液压力场、速度场及空化区域的影响.研究结果表明:流道内压力较大区域位于上游流道,压力较小区域位于下游流道;U型节流槽是压力及速度突变区,在节流槽出口处出现压力骤降并在节流阀口处形成高速射流;在相同工况下,随着节流槽深度的增加,槽内流量增多,迫使油液急速流过节流口,从而造成射流方向发生改变,且高速射流的角度呈现不断减小的趋势,但是油液最大流速逐渐增大.节流槽出口靠近阀腔壁面处产生空化,且随着槽口深度加深时,节流槽内部压力恢复变慢,空化区域的面积逐渐增大,且径向截面空化较强的区域逐渐向节流槽中心扩展.因此,合理地控制U形节流槽的深度或增加节流槽内部阻力,可以有效地抑制空化发生.
2018 Vol. 36 (6): 517-523 [摘要] ( 354 ) [HTML 1KB] [PDF 3278KB] ( 671 )
524 缪子梅, 李竞春*, 陈栋, 王维汉
喷灌条件下茶园土壤肥力与茶叶品质指标
在喷灌条件下水分调控的基础上,采用田间试验研究了茶园土壤肥力指标(包括土壤氮素、土壤温度)与茶叶品质指标(包括氨基酸、茶多酚)的动态变化规律.研究结果表明,喷灌条件下茶园表层土壤总氮(TN)含量最高,随着土层深度的增加,TN含量呈递减趋势,喷灌处理各土层TN含量略高于常规处理,速效氮含量变化呈现与TN含量变化相同趋势,对比常规处理,喷灌处理各土层土壤TN平均含量增加3.3%~22.2%,速效氮平均含量增加7.1%~24.7%;喷灌处理表层土壤与20 cm土层土壤温度均高于常规处理,表层土壤温度在5:00最低,比常规处理提前1 h,在14:00最高,与常规处理同步,20 cm土层土壤温度在8:00最低,比常规提前2 h,在17:00最高,比常规处理提前近2 h;此外,氨基酸含量变化呈现出先降低后增加的趋势,茶多酚含量变化呈现出先增加后降低的趋势,喷灌处理氨基酸、茶多酚含量均高于常规处理,氨基酸含量提高12.21%,茶多酚含量提高17.03%.
2018 Vol. 36 (6): 524-528 [摘要] ( 680 ) [HTML 1KB] [PDF 1426KB] ( 613 )
529 陈琳, 费良军, 王子路, 郭欣, 曾建, 杨扬
添加γ-聚谷氨酸的浑水膜孔灌单点源自由入渗特性
为探究聚谷氨酸对浑水膜孔灌条件下土壤水分入渗运动和土壤改良方面的影响,基于室内浑水膜孔灌单点源自由入渗试验,研究了不同γ-PGA施量配比(0,0.1%,0.5%,1.0%)对水分入渗及持水能力的影响.研究结果表明,对于累积入渗量,与处理C相比,处理C1、处理C2、处理C3的累积入渗量分别减小了17.27%,30.91%和42.73%,稳定入渗率分别减小了17.28%,35.79%和57.32%,但土壤饱和含水率分别增加了7.38%,35.27%和39.62%;Kostiakov公式中K值从0.132 8减小到0.070 7,α值从0.774 6增大到0.812 7;γ-PGA会阻碍垂直湿润锋运移,使得土壤水分保持在土壤根系吸水层,但对水平湿润锋的运移并没有阻碍作用,并且对土壤水分的水平运动有推进作用,0.5%γ-PGA施量效果最显著;另外,γ-PGA改变了土壤剖面水分分布,在浑水膜孔灌中,可将水分集中在土壤上层,提高灌溉水利用效率.
2018 Vol. 36 (6): 529-535 [摘要] ( 455 ) [HTML 1KB] [PDF 1455KB] ( 546 )
536 扁青永, 王振华,*, 胡家帅, 何新林,, 李朝阳
滴灌施肥对红枣土壤水盐动态及光合的影响
为了新疆地区滴灌红枣土壤盐渍化的水肥高效利用,以当地8 a成龄枣树为供试材料,结合田间试验,研究水肥管理对滴灌红枣土壤水盐动态及光合特性的影响.结果表明:灌水水平对萌芽新梢期、花期土壤含水率的影响具有统计学意义(0~40 cm);水肥耦合效应对全生育期红枣土壤含水率的影响具有统计学意义(0~40 cm和40~100 cm土层);0~40 cm土层,灌水和水肥耦合效应对全生育期土壤含盐量的影响具有统计学意义,施肥对红枣萌芽新梢期的土壤含盐量影响具有统计学意义;40~100cm土层,水肥耦合效应对土壤含盐量的影响具有统计学意义.高灌溉量(1 020 mm)对表层(0~10 cm)土壤保水性和盐分淋洗具有良好效果;增加施肥量会引起表层盐分升高;不同处理的土壤含盐量生育期末与试验前相比,均处于脱盐状态;灌水水平和水肥耦合效应对红枣叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)的影响具有统计学意义;PnTr均在W2F1处理(820 mm,200-100-150 kg/hm2)下达到较高水平,WUE在W3F3处理(1 020 mm,600-300-450 kg/hm2)较优,但与W2F1处理的差异无统计学意义.
2018 Vol. 36 (6): 536-543 [摘要] ( 479 ) [HTML 1KB] [PDF 1533KB] ( 677 )
544 李国安, 蒋静, 马娟娟, 张济斌, 郭向红
咸水灌溉对土壤水盐分布和小麦产量的影响
在石羊河流域中游开展田间灌溉试验,试验设置3种灌水量,灌溉定额分别为355,280,205 mm(W1,W2和W3);4种灌水矿化度0.7,3.0,5.0和7.0 g/L(S1,S2,S3和S4),共12个处理,每个处理3组重复.研究结果表明:淡水灌溉条件下,土壤积盐率不超过15%,当灌水矿化度在3.0 g/L以上时,土壤剖面盐分积累峰值在20~40 cm层,灌溉水带入的盐分有40%~80%积累在60 cm深度.当灌水矿化度为3.0 g/L时,盐分胁迫造成春小麦减产在10%以下;灌水矿化度为5.0 g/L和7.0 g/L时,春小麦减产严重,最高可达28%.相同灌水矿化度条件下,与充分灌溉(W1)相比,W2和W3分别减产10%和15%左右.拔节期—灌浆期是春小麦需水关键期,灌水要及时,3种灌水量均可以保证春小麦根区含水量维持在田间持水量的60%~80%.因此,3.0 g/L的微咸水灌溉不会造成春小麦大幅减产,合理调控灌水时间,灌水量为205~355mm可以保证春小麦土壤含水量维持在适宜的水平.
2018 Vol. 36 (6): 544-552 [摘要] ( 510 ) [HTML 1KB] [PDF 1767KB] ( 806 )
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 中国农业工程学会农业水土工程专业委员会
主  编
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编辑出版
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