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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 10期
刊出日期：2019-10-25
泵理论与技术
水利水电工程
流体工程
农业水土工程
   
泵理论与技术
1
封面
2019 Vol. 37 (10): 1- [摘要] ( 56 ) [HTML 1KB] [PDF 954KB] ( 348 )
2
目录
2019 Vol. 37 (10): 2- [摘要] ( 301 ) [HTML 1KB] [PDF 244KB] ( 363 )
829 刘聪,王悦荟,马腾跃,王鹏飞,许忠斌*,阮晓东
蒸汽发生器出口管参数对核泵入口流场的影响
为研究蒸汽发生器出口管参数对核主泵入口流场的影响,将蒸汽发生器下封头与核主泵统一建模,采用CFD方法对其耦合模型进行全三维流场仿真计算.结果表明:蒸汽发生器出口管长对核主泵入口流场有较大的影响,且该影响在入口管较短时尤为明显,随着蒸汽发生器管长的增加,这种影响逐渐减小,核主泵入口流场趋于稳定;蒸汽发生器出口管的位置对核主泵入口流场紊乱度的影响相对较小,且不同位置管内流场发展趋势相近,但是会对流场的高速区以及低速区产生的位置造成影响;蒸汽发生器出口管中的流场极为紊乱,并在开始部分存在较大的回流区;随着流场的发展,在离蒸汽发生器出口350 mm附近回流区消失,之后流场逐渐趋于稳定,但是流场的偏心现象不会消失.
2019 Vol. 37 (10): 829-833 [摘要] ( 359 ) [HTML 1KB] [PDF 7294KB] ( 370 )
834 刘在伦,,芦维强*,赵伟国,,陈淘利
离心泵平衡孔和背叶片对轴向力特性影响
为研究平衡孔和背叶片对低比转数离心泵轴向力特性的影响,选用一台IS80-50-315型离心泵为研究对象,分别对只有平衡孔、只有背叶片及二者皆有、皆无4种方案进行试验与数值分析.结果表明,背叶片对泵水力性能的影响大于平衡孔,且对泵能量损耗起主导作用.在额定工况下,前泵腔内液体压力沿径向具有“阶梯型”变化规律,后泵腔内液体压力近似线性增大,平衡腔内液体压力随流量变化几乎呈直线分布趋势;同一台试验泵中,平衡孔对前泵腔和平衡腔内液体压力影响更大,背叶片对后泵腔内液体压力降低效果更佳.叶轮加背叶片后所受扭矩明显增大,仅有平衡孔时扭矩稍有增加.全流量工况下平衡孔对轴向力的平衡能力优于背叶片;两者共同存在时,平衡轴向力效果最差.
2019 Vol. 37 (10): 834-840 [摘要] ( 369 ) [HTML 1KB] [PDF 4160KB] ( 432 )
841 赵睿杰*,苗衡,张德胜,黄俊,高雄发
ALIP电磁泵三维瞬态特性与不稳定流动机理
采用基于有限元法的COMSOL软件,建立ALIP电磁泵三维瞬态磁流耦合模型.通过整体式外定子 ALIP电磁泵模型的模拟结果与前人试验数据的对比,验证模型的正确性.在此基础上,建立分离式外定子ALIP电磁泵模型,观察到类开尔文-亥姆霍兹不稳定性现象的演化过程.周向面(φ-z)上逆向流和涡总是出现在2个定子间空气对应的流道区域,后期在空气对应的涡流区域后方出现类似波浪的流体摆动;子午面(r-z)上不稳定流动最先在外管壁处出现.最后,从力平衡角度分析类开尔文-亥姆霍兹不稳定性现象的形成机理.研究表明,分离式定子结构使磁场和洛伦兹力在周向和径向上分布不均,进而影响流场分布,最终导致不稳定流动.
2019 Vol. 37 (10): 841-847 [摘要] ( 334 ) [HTML 1KB] [PDF 9355KB] ( 405 )
848 程效锐,,张雪莲*,吕博儒,刘贺
导叶径向位置对井用潜水泵性能的影响
为研究导叶径向位置对潜水泵性能的影响,针对250QJ125型井用潜水泵,在其他参数一定的条件下,通过改变空间导叶入口径向位置,设计了9组潜水泵导叶方案.基于雷诺时均N-S方程、RNG k-ε模型,采用SIMPLE算法,对井用潜水泵空间导叶在不同径向位置模型的内部流动进行了全流道三维数值计算.对计算结果进行分析,获得了不同导叶方案时潜水泵的性能参数,对比了不同方案导叶损失及其过水断面面积变化规律,以及导叶内部的湍动能与静压分布.结果表明:导叶径向位置对潜水泵性能影响十分显著;当径向距离增大直到导叶位于适当位置时,导叶内部损失较小,具有较强的能量转换能力,导叶内部的湍动能波动程度减弱,大大降低了流动损失,泵效率提高;但当径向距离过大时,导叶过水断面面积变化规律出现明显差异,湍动能波动程度加剧,导叶流动损失增加,泵性能下降.
2019 Vol. 37 (10): 848-854 [摘要] ( 330 ) [HTML 1KB] [PDF 4165KB] ( 413 )
855 LI Qiang, XIA Shengsheng*, YAN Hao
Influence of long and short guide vanes onhydraulic performance of water-jet pump
Different guide vane structures will affect the flow inside the pump, and then affect the transformation of the pressure energy and kinetic energy, and change the velocity distribution of the pump outlet. In order to study the influence of long and short guide vanes on the water-jet pump, on the basis of conventional design, we designed eight schemes of guide vane with different vertical heights in the method of computational fluid dynamics for numerical calculation, obtained the perfor-mance curve of water-jet pumps which had different long and short guide vanes, and finally analyzed the influence of different guide vanes on hydraulic performance and internal flow.The results show that all of schemes reducing the height of blade can improve the head and efficiency. In the schemes redu-cing the height on the shroud, the guide vanes that the height of the blade is equal to the height diffe-rence between hub and shroud in impeller have the highest head and efficiency. In all schemes decreasing the blade height, with the increase of the height difference, the velocity increases gradually and the distribution of turbulence kinetic energy becomes more reasonable in the guide vane outlet. The schemes reducing the height on the hub have more reasonable distribution of velocity and turbulence kinetic energy according to schemes reducing the height on the shroud.The guide vanes of long and short blades can be used to stagger the position of the diffusion flow generated by adjacent blades, which can reduce the effect of the velocity circulation and make the flow of the outlet position more stable.
2019 Vol. 37 (10): 855-862 [摘要] ( 79 ) [HTML 1KB] [PDF 7262KB] ( 322 )
水利水电工程
863 张晓飞,王晓平*,张昕,刘茜,黄宇,李守义
热带高温地区碾压混凝土重力坝温控措施
为了研究在高温环境下浇筑大坝混凝土时,控制浇筑温度和通冷却水等常用温控措施的效果、探索适用于高温施工环境的温控措施,利用有限元法对某一位于热带高温地区的碾压混凝土重力坝进行了施工期和运行期的全过程温度场和温度应力场仿真计算,对比分析了不同冷却水水温和浇筑温度下的坝体温度场和温度应力场.计算结果表明,坝体温度应力受浇筑温度和冷却水水温影响较大,将坝体基础约束区的浇筑温度从25℃降低到23℃、冷却水水温从20℃降低到15℃时,坝体最高温度从36.9℃降低到了34.6℃、最大温度应力从1.64MPa降低到了1.40MPa,此结果满足该大坝温控防裂要求.由此可见,在高温地区建混凝土坝时,在相对较高的浇筑温度和冷却水水温的施工条件下,坝体的温度和温度应力可得到有效控制.研究成果对简化温控措施、缩短工期、减少投资有重要参考意义.
2019 Vol. 37 (10): 863-869 [摘要] ( 339 ) [HTML 1KB] [PDF 5526KB] ( 367 )
870 江显群, 陈武奋, 邵金龙, 黄钲武
大坝变形预报模型应用
为更加准确反映出大坝变形数据的内部规律,及时对大坝稳定性和安全度做出评价和采取有效措施,选择广州市李溪拦河坝为研究对象,搜集了4#静力水准仪2015年9月—2019年3月共753组数据,选取了2015年9月—2017年12月共355组数据作为模型训练集建立模型,2018年1月—2018年12月328组数据作为模型验证集,用于评判模型性能,2019年1月—3月70组数据作为模型测试集,用于模型测试,分别采用逐步回归分析模型和时间序列模型进行建模及验证分析.样本测试集预测结果表明,逐步回归分析模型测试集均方差为0.022、决定系数为0.951; 时间序列模型测试集均方差为0.007、决定系数为0.985.表明运用时间序列模型在拟合、预测和误差分析方面优于逐步回归模型.
2019 Vol. 37 (10): 870-874 [摘要] ( 331 ) [HTML 1KB] [PDF 2146KB] ( 374 )
流体工程
875 马习贺,王振华*,何强,李文昊,张勇
咸水对UHMWPE材料摩擦性能影响及微观分析
为研究超高分子量聚乙烯材料在咸水输送过程中的摩擦性能以及微观动态,采用CFT-I型材料表面性能综合测试仪在干摩擦、纯水润滑、咸水润滑3种不同摩擦环境下对UHMWPE材料试样进行旋转摩擦,通过扫描电子显微镜以及表面轮廓仪分析了转速为500 r/min,荷载为50 N,历时为25 min;转速为500 r/min,历时为10 min,荷载为30,50,70,90,110 N;荷载为50 N,历时为10 min,转速为300,500,700,900,1100 r/min等变量因素对UHMWPE摩擦磨损性能的影响规律,以及咸水润滑过程中颗粒的微观运动形态.结果表明:咸水润滑下UHMWPE磨损机制主要为磨粒磨损,其摩擦系数以及磨损量相比干摩擦、纯水润滑均最小,摩擦系数随着荷载以及转速的增大呈现先增大后减小的规律,且随时间的延长呈现下降趋势.咸水润滑在摩擦过程中形成减磨性能强的润滑膜并且析出起到滚珠作用的盐结晶颗粒,可减少UHMWPE在咸水输送中的磨耗,为UHMWPE材料在咸水环境下的应用提供了理论基础.
2019 Vol. 37 (10): 875-881 [摘要] ( 399 ) [HTML 1KB] [PDF 7601KB] ( 373 )
882 陈汇龙,孙冬冬,吴远征,陈妙妙,张培林,赵斌娟
动压型机械密封气液固流动特性及性能
为了探索动压型机械密封微间隙气液固流动特性及密封性能,建立了间隙润滑膜气液固多相流模型,对间隙流动进行数值模拟,分析槽型参数和工况参数对流动特性及密封性能的影响关系.研究表明:槽宽比、螺旋角和转速的增大以及槽深的减小均会使润滑膜空化区域增大;随着槽宽比、槽径比和槽深的增大润滑膜开启力先增大后减小,最佳槽型参数值分别是槽宽比0.3~0.6、槽径比0.7~0.8、槽深6~10μm(转速高、槽深取大值),较小的螺旋角能获得较大开启力;在所研究参数内密封主要为负泄漏,转速、槽径比的增大和螺旋角的减小均会使泄漏量绝对值增大,而槽深、槽宽比的增大使泄漏量绝对值先增大后减小;总体上固体颗粒主要聚集在槽堰区及坝区内侧,槽径比减小和螺旋角增大会使固体颗粒向槽堰区聚集,易造成螺旋槽堵塞失效.
2019 Vol. 37 (10): 882-888 [摘要] ( 334 ) [HTML 1KB] [PDF 4775KB] ( 417 )
889 刘栋*,丁仕成,周文杰,孙思亮,金亨凡
基于PANS模型的湍流Taylor-Couette流及其换热特性
以同轴圆筒环隙内流体为研究对象,通过多种湍流模型计算结果与PIV测试结果的对比分析,建立了基于局部时均化模型(PANS)的环隙内湍流流场的数值模拟方法,在此基础上重点研究了沟槽模型内湍流流场分布与换热特性,获得不同旋转雷诺数、内外壁面温度梯度对流场分布及其换热性能的影响规律,同时研究了沟槽内涡流的形成机理及沟槽区域流体速度、剪切力及热流密度分布.结果表明:当流场转捩为湍流Taylor-Couette流时,泰勒涡沿轴向呈现无规则波动运动,并且泰勒涡轴向尺寸随雷诺数及内外壁面温度梯度增加而增加,径向速度与内壁面热流密度沿轴向的变化趋势表明:径向速度引起的射流作用对内外壁面间热量交换有直接影响;环隙内流体经过沟槽区域时撞击沟槽壁面,在惯性力、黏性力及壁面剪切力相互影响下形成涡流;沟槽区域的速度与壁面剪切力的变化呈现一致性,热流密度的变化与之相反.
2019 Vol. 37 (10): 889-894 [摘要] ( 331 ) [HTML 1KB] [PDF 5571KB] ( 921 )
895 RUAN Xiaofeng, ZOU Jialin, CHEN Zhengwen,XUE Shengxiong, LONG Xinping*
Experimental study on landscape ofCFRP cutting by abrasive water jet
To investigate the influence of operation parameters of abrasive water jet on surface roughness of carbon fiber reinforced plastic(CFRP), experimental studies have been conducted. The three-dimensional landscape of cutting front was reconstructed according to the measured data by μscan laser confocal microscopy. Fourier spectral analysis was also adopted to study surface structure in detail. It is found that the morphology of cutting front is similar to that of other materials. In the smooth cutting zone, the fluctuation of amplitudes of surface profile was gentler, compared with that in the rough cutting zone. The lower part of the rough cutting zone was characterized by the periodical appearance of peaks and valleys. The roughness of surface increased with the increase of depth. While in the smooth cutting zone and part of rough cutting zone, roughness increased with the increase of traverse speed. As for the thickness of samples, in the smooth cutting zone, the roughness increased with the increase of depth. The dominant harmonic component in the surface profile was concentrated in a narrow range from 0 to 10 Hz, and the relatively higher density of frequency from 10 to 50 Hz was shown in the rough cutting zone, which was caused by the interaction between perpendicular abrasive water jet and reflect jet.
2019 Vol. 37 (10): 895-901 [摘要] ( 322 ) [HTML 1KB] [PDF 29270KB] ( 337 )
农业水土工程
902 朱红艳,刘利华,费良军
滴灌水温对土壤入渗和土壤温度的影响
为了解水温对滴灌土壤入渗特征和土壤温度的影响,研制一套恒温试验装置,可使水温变化控制在±0.5 ℃范围内,选择5,20,35 ℃作为试验水温,进行不同水温室内滴灌入渗试验,分析各水温下土壤水分入渗和土壤温度变化特征.结果表明:在相同时段内,随滴灌水温升高,水平和垂直湿润锋运移距离增大,垂直湿润锋运移速率增大.分别建立水平、垂直湿润锋运移距离与入渗时间和滴灌水温的关系模型,决定系数R2均大于0.99.湿润土体平均含水量与入渗时间关系不大,但随入渗水温的升高而减小.土壤水分扩散率与水温成正比;水温升高,饱和导水率随之增大,二者呈指数函数关系;土壤吸持水分的能力随温度的升高而降低.不同灌溉水温改变了土体中的温度分布,随着距滴头距离的增加,由水温引起的土壤温度的变化量逐渐减小.结论可为指导大田和温室滴灌技术提供理论依据.
2019 Vol. 37 (10): 902-908 [摘要] ( 349 ) [HTML 1KB] [PDF 3539KB] ( 371 )
909 李晓丽,李明玉,解卫东
砒砂岩重塑土力学特性及本构模型试验研究
为研究含水率和围压对砒砂岩重塑土力学特性的影响,采用TSZ-6A全自动静三轴仪进行三轴剪切试验.试验结果表明:随着围压的增大,土体抗剪强度逐渐变大;含水率越大,土体抗剪强度越小,并且两者都近似呈线性变化的趋势.以含水率、围压为影响因素,依据邓肯-张模型建立了砒砂岩重塑土的本构模型.应用该模型对不同含水率、围压下砒砂岩重塑土的应力-应变关系进行预测,预测结果与实测结果接近,表明以含水率、围压为参数建立的预测模型能较好地反映砒砂岩重塑土的本构关系.研究可为砒砂岩土在工程建设中的应用提供基础理论依据.
2019 Vol. 37 (10): 909-914 [摘要] ( 331 ) [HTML 1KB] [PDF 2524KB] ( 437 )
915 侯新月*, 赵微, 郎景波,赵翠
小型地下饮用水源安全评价指标体系与模型
为对小型地下饮用水源选择的适宜性进行科学评价,从水质安全、水量安全、环境安全和经济安全角度,构建水源选择评价体系.基于层析分析法(AHP)建立评价指标体系,设立26个评价指标.通过专家问卷调查和资料分析相结合确定评价指标权重,并对单准则下的权重进行合成,得到目标层至评价层的合成权重.依据法律、法规和技术标准对评价指标进行分级和分值量化,通过指标的分值和权重的计算可得出评价结果.该评价体系与模型适用于北方农村小型地下饮用水源选择的定量分析和科学决策.
2019 Vol. 37 (10): 915-920 [摘要] ( 331 ) [HTML 1KB] [PDF 1517KB] ( 418 )
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协办单位
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 中国农业工程学会农业水土工程专业委员会
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编辑出版
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