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排灌机械工程学报
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排灌机械工程学报
 
2019年 37卷 1期
刊出日期：2019-01-25
泵理论与技术
   
泵理论与技术
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2019 Vol. 37 (1): 0- [摘要] ( 311 ) [HTML 1KB] [PDF 1147KB] ( 644 )
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2019 Vol. 37 (1): 0- [摘要] ( 226 ) [HTML 1KB] [PDF 265KB] ( 589 )
1 贺照明，刘艳芳，荆腾，张桂杰，刘洪艳，王颢
可控关闭体积心脏瓣膜模型
为了准确描述心脏瓣膜血液动力学特性及其在心血管系统中的应用，根据电液比拟，将其建模为1个变电阻和1个电流源并联然后和1个恒电感串联的瓣膜模型，并建立了左心循环系统的电路图及数学方程.并联元件把流经瓣膜的血流量分成2部分：流经瓣膜孔口的流量和瓣叶运动过程中排挤的血流量.流阻依赖瓣叶位置，另外给定符合关闭体积和时间的瓣叶关闭过程.以二尖瓣为例进行Matlab数值模拟，结果表明：该模型能准确模拟瓣膜关闭反流和泄漏体积的反流特性，正常情况下心脏每搏输出量63.60 mL，心输出量4.58 L/min，二尖瓣关闭体积为3.30 mL，二尖瓣泄漏体积为2.30 mL，反流分数为7.56%；反流病理条件下，二尖瓣关闭体积为14.70 mL，泄漏体积为25.40 mL，反流分数为40.48%.该模型可以模拟瓣膜正常功能和反流病理的血液动力学.
2019 Vol. 37 (1): 1-6 [摘要] ( 350 ) [HTML 1KB] [PDF 1883KB] ( 727 )
7 石海峡，杨亚飞，李跃，许巍
蜗壳式多级泵首级叶轮切割压力脉动特性
为了研究双吸叶轮切割对双蜗壳内压力脉动的影响，选取蜗壳式多级泵首级叶轮为研究对象，基于N-S方程，采用RNG k-ε湍流模型，对首级双吸叶轮在不同叶轮切割工况下进行定常和非定常数值计算.分别选择4种切割方式以及6种切割量，得到不同切割工况下隔舌与出口点的压力脉动时域和频谱图.计算结果表明：不同叶轮切割量对双蜗壳隔舌附近压力变化影响较大，压力变化幅度随切割量的增大先减小后增大，切割量为0.98时，压力波动最小；不同切割方式在一定程度可以改善蜗壳隔舌附近的压力波动，V切和正斜切时压力波动优于正切和反斜切，且反斜切较优于正切压力；对于蜗壳出口点，不同叶轮切割量下，随着切割量的增大，压力脉动依次降低，而不同切割方式影响较小.
2019 Vol. 37 (1): 7-12 [摘要] ( 289 ) [HTML 1KB] [PDF 3304KB] ( 708 )
13 史广泰，王志文
多相混输泵叶轮不同区域增压性能
为了改善多相混输泵叶轮域的增压性能，提高混输泵叶轮的做功能力，选用标准的k-ε湍流模型，分别在纯水条件不同流量下和设计流量不同含气率下进行了数值计算，对多相混输泵叶轮不同区域的增压性能展开了研究.结果表明：从叶轮进口到出口，各级叶轮叶片工作面和吸力面压差大的区域主要集中在叶轮的前半段，且在叶轮前半段，越靠近轮缘，叶轮的增压性能越强，越靠近轮毂，叶轮的增压性能越弱，在叶轮后半段，越靠近轮缘，叶轮的增压性能越差，越靠近轮毂，叶轮的增压性能越强；在不同流量下，随着流量的增大，叶片工作面和吸力面的压差逐渐减小，流量对叶轮前半段叶轮叶片工作面和吸力面压差的影响先增大后减小，流量对叶轮后半段叶轮叶片工作面和吸力面压差的影响逐渐减小；在不同含气率下，含气率越高，对混输泵叶轮的增压性能影响越大，且随着含气率的升高，叶片工作面和吸力面压差下降越快.研究结果对多相混输泵叶轮的进一步优化设计提供重要的理论依据.
2019 Vol. 37 (1): 13-17 [摘要] ( 302 ) [HTML 1KB] [PDF 5241KB] ( 589 )
18 杨敬江，刘成强，陈汇龙，沈宇翔
出口环量分布对泵诱导轮性能的影响
为减少对经验参数的依赖性，在诱导轮设计过程中引入出口环量分布规律来控制叶片不同叶高处安放角，根据3种不同函数表达式的出口环量分布，设计了3种不同类型的诱导轮，并通过数值计算的方法，研究了出口环量分布对诱导轮性能的影响.水力设计结果表明：出口环量分布规律可作为诱导轮设计的控制参数，它直接影响诱导轮的包角大小和叶片长度.数值计算结果表明：减小轮毂侧环量，增大轮缘侧环量，可防止叶片轮毂因安放角过大而扭曲严重，进而提高叶片水力效率；同等流量下，二次递增型诱导轮扬程最高，有利于提高离心轮的抗汽蚀性能；二次递增型诱导轮综合性能最好，而线性递增型诱导轮综合性能最差；水平型诱导轮内部流场最稳定，但进口轮缘处有较强旋涡产生.因此，在诱导轮设计过程中，选用二次递增型出口环量分布较为合理.
2019 Vol. 37 (1): 18-24 [摘要] ( 320 ) [HTML 1KB] [PDF 3880KB] ( 615 )
25 孙静如，屈晓云，周以松，操瑞嘉，王凯
高温高压磁力泵流场模拟及轴向力分析
为满足炼油装置能够连续性生产的要求，对泵轴的密封性提出很高的要求，研究出用于输送高温热油的磁力泵技术.运用CFX软件对高温高压磁力泵进行全流场数值模拟，分析磁力泵流场的压力、速度、流线分布，比较磁力泵在高温热油介质和常温常压水2种介质下的外特性曲线，同时分析模型泵的轴向受力情况，验证设计的合理性.结果表明：设计的高温高压磁力泵适合在1.0Qd~1.6Qd的流量区间内工作，此时内部流线较为顺畅，叶片压力分布均匀，叶轮叶片未出现脱流现象，运行状况良好；介质的物理特性对磁力泵外特性性能曲线影响不大，磁力泵在高温热油和常温水2种介质下均可适用；内磁转子产生的轴向力相对于其他因素产生的轴向力较小，高温高压磁力泵产生的轴向力随流量的增大而减小，叶轮流道受到的合力随流量的增大而增大，叶轮各部分的静压力减小，总的轴向力减小；对磁力泵的水力结构及轴向力进行了校核，可为高温高压磁力泵设计提供参考.
2019 Vol. 37 (1): 25-30 [摘要] ( 287 ) [HTML 1KB] [PDF 11649KB] ( 620 )
31 储善鹏，张健，陈胜，俞晓东
机组导叶关闭规律对相继甩工况的影响
针对“一洞两机”布置型式的抽水蓄能电站，基于瞬变流理论和特征线法，采用多种关闭规律对实际工程进行数值模拟；分析不同关闭规律对相继甩负荷工况时尾水进口最小压力产生影响的内在机理，得到针对尾水进口最小压力的最优关闭规律求解方法.结果表明不同关闭规律可决定尾水进口最小压力出现在先甩机组还是后甩机组工况.采取适当的先慢后快关闭规律可以使得2台机组在各自最不利时刻点的尾水进口最小压力近似相等，并优于其他关闭规律.求解该关闭规律步骤：初步选择一种两段折线关闭规律，若后甩机组尾水进口最小压力小于先甩机组的，则应将关闭规律做调整：将第1段折线斜率改小，将第2段折线斜率改大；若后甩机组尾水进口最小压力大于先甩机组的，则反之，直至2台机组尾水进口最小压力近似相等为止.
2019 Vol. 37 (1): 31-37 [摘要] ( 309 ) [HTML 1KB] [PDF 2590KB] ( 603 )
38 陆静， 汤跃， 程俊.
基于正交试验的斜击式水涡轮优化与分析
参考斜击式水轮机结构设计方法，使用正交试验法对JP75卷盘喷灌机水涡轮的主要几何参数进行优化试验，并对优化结果进行相关系数及主成分分析，最后确定影响效率的主要因素及水涡轮最优参数组合.使用优化后的参数建立水涡轮最优模型，并采用CFD数值计算方法对流量为500～900 r/min、转速为18～40 m3/h下优化模型的性能进行计算及分析；在此基础上，分析了水涡轮外特性曲线，优化模型在非设计转速下具有较高的稳定性和高效性.在流量区间内，优化模型最高效率点提升了近31%；研究了水涡轮优化模型的内部流场分布, 相比于原有模型，内部流场更为合理流畅，进口管道内压力分布均匀，且能够形成有效射流，同时，水涡轮叶片的优化设计解决了存在的局部高压区和叶间涡问题；与原有模型进行能量转化率比较，验证了转轮处能量有效利用率明显提升了42.71%.
2019 Vol. 37 (1): 38-42 [摘要] ( 358 ) [HTML 1KB] [PDF 4076KB] ( 587 )
43 董敏，夏晨亮，李想
组合桨搅拌槽内部流场及混合时间数值模拟
针对组合形式的搅拌桨在搅拌领域广泛应用的问题，采用计算流体力学分析方式，将双螺带搅拌桨和六斜叶圆盘涡轮搅拌桨在搅拌槽内部流场进行研究，采用多重参考系（MRF）方法建立基础模型，基于Navier-Stokes方程和标准kε湍流模型对搅拌槽内部流体产生的流场进行数值计算，分析搅拌桨在180,240,300 r/min的搅拌转速下产生的流场数据，并在槽内加入示踪剂，研究槽内搅拌过程中混合时间的测定.研究结果表明：搅拌槽内液相在双层浆区出现了典型的回旋涡流型，设定监测点，分析示踪剂在不同监测点的浓度变化曲线，得出混合时间为9.6 s，并对比得出240 r/min转速的搅拌效果和混合时间以及搅拌功率对于工业生产具有绝对优势的结论，通过工业放大的试验形式验证了模型的正确性，为非牛顿流体湍流层搅拌槽的设计和工程应用提供了理论依据.
2019 Vol. 37 (1): 43-48 [摘要] ( 314 ) [HTML 1KB] [PDF 15788KB] ( 600 )
49 陈富强，王飞，魏琳，钱锦远，金志江
减压阀噪声研究进展
为了全面深刻理解减压阀噪声的具体生成过程及现有研究基础，分析了减压阀内噪声产生的机理，总结了目前国内外减压阀噪声的研究方法，并从来源降噪和传播降噪两方面回顾了国内外降噪技术的研究现状.经过分析总结，探讨了目前研究存在的主要问题：减压阀内流动复杂、旋涡流动发生位置不明确和高速射流相互作用的影响不确定等；指出未来方向应在综合理论分析、试验研究和数值模拟的基础上，确定减压阀内噪声源位置并分析噪声指向性，明确降噪机理，进而研究降噪技术，实现根源降噪.未来对减压阀噪声的控制应从流动机理和结构创新同时着手，进而推出一套普适性低噪声阀门设计理论.研究减压阀内噪声可以为有效并针对性地降低噪声提供可靠依据.
2019 Vol. 37 (1): 49-57 [摘要] ( 317 ) [HTML 1KB] [PDF 5387KB] ( 581 )
58 白绵绵，王福军，雷澄，王玲，刘帮超
旁通阀对长距离重力流输水管线水力过渡过程的影响
为研究旁通阀在长距离重力流输水管路检修过程中的作用，基于特征线法，建立了旁通阀计算模型.结合某大型重力流输水工程，对设置旁通阀与否的管路水力过渡过程进行了分析.结果表明，不设置旁通阀时，检修阀关闭会引起系统较大升压；设置旁通阀后，系统压力波动明显变缓，最高压力包络线与设计压力线在检修阀下游几乎重合，在检修阀上游稍有升高，相应地，最低压力包络线在检修阀上游与设计压力线稍有下降，在检修阀下游几乎重合.通过调试检修阀与旁通阀的关闭规律可以发现，检修阀关闭时间一定时，旁通阀关闭时间越长，最大压力越小，压力波动越平缓；而旁通阀关闭时间一定时，检修阀关闭时间的变化对压力波动形状影响不大，但会影响压力波动的开始时刻.同时，对不同管段检修工况压力极值统计发现，旁通阀对系统不同位置管段的防护程度不同，对起点和末端管段的压力防护作用最大.
2019 Vol. 37 (1): 58-62 [摘要] ( 293 ) [HTML 1KB] [PDF 1834KB] ( 668 )
63 许迪， 李益农， 龚时宏， 张宝忠
面向可持续灌溉农业发展的涝渍盐碱管理
发展可持续灌溉农业是实现全球粮食安全、维持民众生计的必要保障条件之一，但因灌溉诱发的农田涝渍盐碱协同危害却对作物生长及产量产生直接和间接影响，严重制约灌溉农业生产力水平，带来农田生态环境负效应.文中在对灌溉诱发的涝渍盐碱共存形成机制、作物生长和土壤特性对涝渍盐碱的响应、涝渍盐碱对作物产量的影响进行综述基础上，从排水、用水、灌溉、土壤、作物、社会经济等各种涝渍盐碱管理途径入手，阐述相关的治理措施与技术应用效果，围绕“节灌、减排、控盐、增效”的面向可持续灌溉农业发展的涝渍盐碱管理目标，从涝渍盐碱共存机制研究、涝渍盐碱共存状况监测评价、涝渍盐碱治理技术组合及集成模式研发、涝渍盐碱危害风险分析与评估等层面上，提出相应的主要研究内容与重点.
2019 Vol. 37 (1): 63-72 [摘要] ( 728 ) [HTML 1KB] [PDF 1448KB] ( 1227 )
73 何振嘉，傅渝亮.
涌泉根灌湿润体水氮运移特性试验研究
在陕北米脂山地微灌枣树示范基地原状土上进行了涌泉根灌肥液入渗试验，研究了湿润体特征值的变化规律及水氮运移特性.〖JP+1〗结果表明：涌泉根灌入渗能力随肥液质量浓度增大而增大，累积入渗量与入渗时间的关系符合Kostiakov模型；竖直剖面的水平和垂直方向上的湿润锋运移速度均随肥液质量浓度增大而增大，并与时间均呈良好的幂函数关系.肥液质量浓度越大，涌泉根灌相同时间内湿润体的湿润深度越深，相同位置处的土壤质量含水率越大.清水与不同肥液质量浓度的涌泉根灌土壤平均质量含水率分布规律类似，肥液质量浓度越大，相同土层深度的质量含水率越大.在一定施肥条件下，涌泉根灌肥液入渗相同深度处NO-3-N与NH+4-N质量比均随肥液质量浓度增大而增大，经过水分再分布，均于土层深度70 cm处接近本底值.
2019 Vol. 37 (1): 73-79 [摘要] ( 250 ) [HTML 1KB] [PDF 37952KB] ( 595 )
80 夏华猛，李红，陈超，张志洋
溶解混施水肥一体化装置自动控制系统研制
为了提高溶解混施水肥一体化装置的施肥均匀性，解决水肥调控时灌溉量和质量浓度的综合控制问题，设计了溶解混施水肥一体化装置的自动控制系统.采用STM 32微控制器作为控制核心，通过肥料质量浓度标定试验，确定肥液质量浓度和电导率之间的关系，由电导电极及相关检测电路对出口肥液的质量浓度实时在线检测，将肥液质量浓度信号反馈回处理器，并生成控制信号，构建闭环控制回路；采用半桥式电路驱动直流水泵调节供水流量，采用PWM脉宽调制方法实时改变固体肥料添加速度，使出口的肥液质量浓度更加均匀、稳定.试验测定了装置施肥性能，结果表明在加入控制系统实时调节后，装置出口水肥溶液的均匀系数提高了31.46%.
2019 Vol. 37 (1): 80-85 [摘要] ( 321 ) [HTML 1KB] [PDF 1747KB] ( 569 )
86 张晓东，苏辰，段梦杰
基于近红外光谱岭回归的甜椒氮素检测试验
针对设施作物营养水平无损检测技术，着重描述了基于近红外光谱数据岭回归分析的甜椒氮素检测试验研究过程.利用近红外反射光谱成像技术对目标作物进行叶片尺度的光谱图像采集，应用计算机图像分析软件进行光谱数字图像处理、提取光谱数据，经过统计分析对数据完成筛选作为变量，结合化学分析试验结果建立作物营养检测模型，检验模型得出结论.为了解决自变量间存在的多重共线性造成模型难以建立的问题，在数据处理阶段，采用了在农业探测领域内并不多见的岭回归分析方法，利用其特殊的有偏估计算法，拟合建立回归方程.同时，由于岭回归分析可以用于进一步筛选特征波段，最终得到的是基于三特征波段近红外光谱反射率数据的甜椒叶片氮营养检测模型.经过模型检验，模型的调整R2为0.843，RMSE为0.105.
2019 Vol. 37 (1): 86-92 [摘要] ( 281 ) [HTML 1KB] [PDF 3856KB] ( 589 )
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协办单位
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编辑出版
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