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• 2008年, 26卷, 第2期
  刊出日期：2008-03-25

    

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  用正交试验研究分流叶片主要参数对性能影响

  袁寿其；张金凤；袁建平；付跃登

  2008, 26(2): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.001

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  选择分流叶片周向偏置角度、偏转角、分流叶片进口直径以及叶片数4因素,每个因素各取3水平,制定了L9(34)正交试验方案.采用熔丝沉积成形(Fused Deposition Modeling,FDM)工艺制作叶轮,并同时制作了不含分流叶片的三个叶片数的叶轮.对其进行外特性试验研究,结果表明:添加分流叶片后对性能的共同影响趋势是泵的Q-H曲线更加平坦,Q-η曲线向大流量偏移,高效区变宽,Q-P曲线更加陡峭.分析了各个因素水平对性能的影响趋势,经过极差R分析得出各因素对扬程和效率影响的主次顺序.还针对大流量点的试验结果进行分析,发现其各个因素对性能的影响顺序不变,性能达标的方案数增多,说明在同样设计条件下,带分流叶片离心泵更适合于大流量工况运行.
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  半螺旋形吸水室水力设计CAD软件开发

  刘厚林；王凯；谈明高；刘琨

  2008, 26(2): 6-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.002

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  归纳总结了目前现有的半螺旋形吸水室的水力设计方法,给出了各断面面积的计算方法及数学模型.在AutoCAD 2002平台下,采用Visual C++ 6.0作为编程语言,在ObjectARX 2000环境下开发成功了用于单吸泵和双吸泵半螺旋形吸水室水力设计的参数化CAD软件.运行实例表明,软件界面友好,使用简单,功能强大,设计结果可靠,实现了参数化绘图,提高了设计半螺旋形吸水室的工作效率,具有推广应用价值,可以应用于工程实践,并为后续开发半螺旋形吸水室的三维参数化造型软件提供了数据接口.
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  双流道泵叶轮内贴体网格生成与CFD分析

  赵斌娟；袁寿其；刘厚林；黄忠富；谈明高

  2008, 26(2): 10-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.003

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  以贴体网格的微分方程生成法为基础,采用Thompson和Sorenson的思想,以指数函数作内插传递,根据网格正交性和间距的要求构造源函数,然后通过求解带源项的Laplace方程,实现了双流道泵叶轮内三维贴体网格的自动生成,并对该叶轮在设计工况下的内部流动进行了数值模拟.结果表明:用该法生成的网格品质良好,能有效提高叶轮内部流动数值计算的前处理环节的效率和精度;网格疏密度可人为控制,且网格线与边界正交,便于湍流壁面条件的引入;编写的网格生成程序通用性强,经改进也可用于其他非规则几何形状流道网格的自动生成.
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  双流道叶轮的三维造型设计

  齐学义；张静；侯祎华；杨国来

  2008, 26(2): 15-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.004

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  分析了双流道式污水泵叶轮造型的特殊性及其特点,研究了采用三维建模软件对双流道叶轮进行三维造型的方法.用投影方法生成空间流道中线,以此作为原始轨迹,各断面形状作为混合用截面,使用扫描混合命令形成内流道.按内流道中线规律延长内流道中线到叶轮外径,以投影方法得到空间曲线作为原始轨迹,按外流道截线位置放置适当截面,由扫描混合命令形成外流道.指出在二维绘型图转化为三维造型时,叶轮可能会出现的无法形成有效内流道的问题,此时先调整断面的空间安放方向与位置,再调整断面形状和流道中线.
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  高温塔底油浆泵叶轮断裂失效分析

  胡敬宁；孙艳丽；宫恩祥；田海平；李质情

  2008, 26(2): 19-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.005

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  针对高温塔底油浆泵使用一段时间后在开机时叶轮频繁发生断裂的现象,选择发生断裂现象较多的泵型,对可能导致叶轮断裂的各种因素,从断裂点的宏观检查到叶轮材料、硬度以及断裂点的金相组织的微观检验等方面进行了一系列试验,采用热冲击理论最新研究成果对该叶轮断裂失效原因进行了分析.结果表明,叶轮存在严重的铸造缺陷,热处理工艺出现了偏差,高温环境削弱了叶轮的强度,热冲击应力是导致叶轮断裂失效的主要原因.通过对叶轮结构、铸造工艺、热处理工艺、开机操作规程等方面的改进,基本解决了油浆泵的叶轮断裂问题.
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  水质状况对泵装置空化性能的重要影响

  常近时

  2008, 26(2): 23-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.006

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  指出了空化与汽化是两个完全不同的物理过程,不能把某种温度下清水的汽化压力当作空化压力来设计泵装置、分析泵空化性能,以及计算泵叶轮中的空化流场.通过对不同水质在不同地区及海拔高度的空化压力特性的试验研究,得到了重要的结果:在水温20 ℃时,清水空化压力值的大小,完全取决于地表大气层宇宙射线电离量的大小;而含沙水的空化压力特性则近乎单一地与水中含沙浓度成正相关.相应给出了考虑水质状况对空化压力影响的因素后,计算确定泵装置的吸上高度Hs,空化裕量NPSH的理论与方法.这一结果具有工程实用价值.
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  特殊无活动部件阀压电泵机理分析与数值模拟

  何秀华；蒋权英；张睿

  2008, 26(2): 27-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.007

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  介绍了一种特殊无活动部件阀,采用数值模拟的方法计算得到其不同进口流速下的扩张效率,结果表明:特殊无活动部件阀的效率明显高于扩散阀.采用动网格模型对压电泵内流场进行网格划分,并根据压电泵膜的运动方式进行了用户自定义函数(UDF)编程,将程序调入FLUENT软件,进行固-液耦合模拟计算.给出了压电泵膜在不同振动模态下该特殊无活动部件阀压电泵内的流场特征,证明了泵膜在一阶振动模态附近压电泵有较好的流动性.认为这种动网格模型应用于压电泵的数值模拟计算是正确可行的.
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  旋流自吸泵内部流场的数值模拟

  王春林；司艳雷；郑海霞；彭娜；赵佰通；张浩

  2008, 26(2): 31-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.008

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  采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,应用三维非结构四面体网格建模,选用旋转流体机械模型中的多重参考坐标系模型(MRF),对设计工况下旋流自吸泵叶轮和蜗壳耦合的三维不可压缩湍流流场进行了数值模拟,得到了其内部流场的压力分布和速度分布情况.对叶轮内部的相对速度流场和压力场进行了细致的分析,证实了叶轮和蜗壳由于相对位置不同,相互作用而引起的叶轮内部流场具有一定的非对称性.对蜗壳速度流场进行了分析,得到了蜗壳内靠近叶轮出口处的速度值较大的结论,并指出,由于蜗壳结构复杂而导致的内部流动紊乱,会造成一定的损失.另外,还对导壁附近区域和分离室内流场进行了深入研究,揭示了导壁附近区域和分离室内存在旋涡这一现象,并对旋涡形成的原因进行了分析和探讨.
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  无泄漏立式自吸泵结构特点与设计改进

  宫恩祥；田海平；汪润生；李强；宋巍巍

  2008, 26(2): 36-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.009

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  针对立式自吸泵现存问题,在新型无泄漏(TLZ型)立式自吸泵结构上进行改进设计,采用叶轮、导叶组合结构以及在气水分离室内设置筋板,加快气液分离以缩短自吸时间,进口采用特殊结构而不必安装止回阀或真空破坏阀以防止虹吸作用;采用旋转动密封和骨架油封相结合的密封形式,解决了填料密封泄漏和机械密封需要维修等难题.对改进前后的结构进行对比试验,给出详细的分析计算和改进措施,发现导叶与叶轮间隙和旋转动密封结构对自吸性能都有影响,同时需对轴向力进行合理平衡.此研究为合理设计高效立式自吸泵提供参考.
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  遗传算法在离心泵优化设计中的应用

  何希杰^,；朱广奇^,；劳学苏

  2008, 26(2): 40-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.010

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  介绍和探讨了离心泵的遗传算法优化设计方法;首次采用遗传算法,对低比转速离心泵参数的优化设计方法进行了研究,建立了中低比转速离心泵叶轮参数优化设计的数学模型,将多目标优化设计转化为单目标优化设计问题.对一台低比转速离心泵的叶轮进行了优化设计,经过多次选择、交叉和变异等遗传操作和大量计算,得出了参数优化设计结果,并与传统方法设计的泵作了比较.结果表明,采用遗传算法优化设计的叶轮,其泵效率有所提高,并消除了扬程曲线的驼峰现象;与传统设计方法相比,遗传算法优化设计具有思想简单、易于实现、应用效果显著等优点,因此更合理、更严谨.
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  抽水蓄能电站引水岔管水力特性数值模拟

  郑源；严继松；张占；徐广文

  2008, 26(2): 45-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.011

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  通过对某抽水蓄能电站在不同工况(抽水或发电)、不同分流比(单台机或多台机运行)情况下引水岔管的水力特性进行三维数值模拟计算,采用非结构化网格离散计算区域,使用有限体积法将方程的积分形式转化为代数方程组,为保证计算精度,采用二阶迎风格式,隐式求解,速度和压力方程用SIMPLE算法耦合.分析了各工况下岔管处水头损失变化和水流流态情况.结果表明,计算结果与试验较吻合,由于夹带不同能量水流汇合后"能量相互传递",抽水工况水头损失出现了负值,发电工况流态好于抽水工况流态;分流(发电)水头损失较大,合流(抽水)水头损失较小,为机组运行方式的选择提供了依据,可使岔管能量损失降低到最小程度.
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  核电站冷却水循环泵模型试验

  朱荣生；管荣国；附强；欧鸣雄；李继忠

  2008, 26(2): 49-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.012

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  介绍了按照核电站冷却水循环泵的技术要求开发的核电站冷却水循环泵模型,给出了其结构方案;运用CFD方法设计开发了优秀的水力模型,并通过模型泵进行了验证测试;简要介绍了用于测试水力损失和观测流态的冷却水循环泵进水流道设计试验装置.验证测试的结果表明,该泵额定点效率达92%且高效区范围宽;泵运行噪声小,运行平稳;在额定工况点,设计的肘型进水流道水力损失小,仅为0.273 m.该水力模型的综合指标达到了同类泵的先进水平,因此,我国核电站冷却水循环泵可实现国产化.
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  冲蚀磨损对全射流喷头可靠性的影响

  李红；陈超；向清江

  2008, 26(2): 53-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.013

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  阐述了全射流喷头射流元件主要磨损形式为冲蚀磨损.为了研究冲蚀磨损对全射流喷头可靠性的影响,定义了全射流喷头的三项失效指标:末端雨滴直径、步进频率和步进角度.完成了磨粒质量浓度为1%,2%和3%三种情况下的全射流喷头磨损试验,测试了喷头的主要水力性能参数,即喷头流量、喷头信号水流量以及末端雨滴直径随时间变化规律.试验结果表明:喷头的主要水力性能参数随着磨粒质量浓度的增加而显著增加,但质量浓度变化对水力性能参数的影响逐渐减小.信号接嘴1作为喷头的最易磨损件,可选用耐磨材料来加工,以提高喷头工作的可靠性.
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  微灌毛管进口流量调节器应用的经济性分析

  王新坤

  2008, 26(2): 57-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.014

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  通过对一个滴灌系统安装与不安装毛管流量调节器的4个方案进行的实例设计,综合分析了各方案的工程造价和运行能耗,探讨了流量调节器应用的经济可行性,提出了流量调节器经济性分析与评价的方法.结果表明,微灌工程中,毛管流量调节器的成本对工程造价影响不明显,而允许工作水头下限值对工程能耗影响显著.如果所选毛管流量调节器的允许工作水头下限值大于其经济阈值,则使用流量调节器是不经济的.毛管流量调节器的型号、规格和工作参数的选择与使用,可参照列举的方法进行技术和经济性分析后确定.
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  用于滴灌的碟式分离机的动平衡

  孙步功；龚俊；辛舟

  2008, 26(2): 61-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.015

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  针对滴灌用黄河水泥沙碟式分离机的振动问题,采用影响系数法进行了分离机整机全速动平衡.转鼓装在分离机的平衡试验台上,在上、下轴承双测点进行平衡.当测点数N大于校正面数M时,方程为非正规复数线性方程组.采用共轭转置矩阵左乘原方程,求得所对应的复数正规方程组.在复数域用列主元消去法求解,在求得各校正面应加配重的复数结果后再转换成矢量输出,通过编程求得校正重量的最优近似解.分析了利用最小二乘法求解矛盾方程组最优近似解的问题.结果表明,用影响系数法对碟式分离机在工作转速下进行整机平衡,平衡后分离机振动大幅度下降,运转趋于平稳,实际效果明显.
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  斜式进水流道流场的可视化与模拟

  王业明；邹嘉德；吴枫

  2008, 26(2): 65-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.02.016

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  讨论了斜式进水流道流场可视化与模拟的过程及实现环境,基于CFD计算结果的网格图形显示方式,分析了斜式进水流道多断面流场可视化的表达及色彩处理问题.在AutoCAD环境下,利用ObjectARX开发平台较好地实现了斜式进水流道多断面流场的三维显示、基于流线表达方式的流场整体可视化及基于计算机图形学中经典算法的实时流场的模拟.采用OpenGL色彩处理功能展示了多断面流场的特性.结果表明,流场可视化可直观形象地展示斜式进水流道内流场的分布,检验其数值模拟计算的流场特性,便于工程技术人员对数值模拟计算结果的理解,为进一步优化计算流场提供依据.