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  • 2008年, 26卷, 第3期
    刊出日期：2008-05-25
      
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  • 立式轴流泵等圆出水管内流场试验
    仇宝云；FENG Xiao-li；黄季艳
    2008, 26(3): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.001
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    采用五孔探针对轴流泵圆形出水室和出水管内流场进行详细测试,研究了后导叶出流环量、泵轴旋转诱导和出水弯管二次流对流态的影响,分析流场形成机理,揭示流动规律.结果表明:后导叶出流环量较大,旋转方向与叶轮相同,泵轴对附近水体有明显的诱导作用,泵轴附近环量明显增大,出水室和出水管内的环量沿流程逐渐衰减,但衰减速度渐慢,整个出水管内水流都具有一定的环量.出水管内为复杂的螺旋流,断面轴向流速和周向流速分布不均匀、不对称,轴向均匀流和对称流的常规假定与实际不符.研究成果对轴流泵装置的优化水力设计,提高泵装置效率有重大意义.
  • 50PG-28型射流式自吸喷灌泵的改进与试验
    LIU Jian-rui；周英环；YUAN Shou-qi；袁建平
    2008, 26(3): 6-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.002
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    介绍了50PG-28型射流式自吸喷灌泵的工作原理,分析了该泵自吸性能不足的原因,通过理论分析和试验研究,提出了一种新型的泵腔结构形式:在正导叶的基础上增设反导叶,新的泵腔结构改变了流体方向,减少了流体对泵壳的冲击损失,并可以有效地消除泵腔的速度环量,使气水分离速度加快,泵的自吸性能得到提高,设计了7个喷嘴并进行了自吸性能试验,找出了与泵匹配的最佳喷嘴设计方案,对泵做了全性能试验.试验结果表明,自吸时间比机械行业标准的规定值缩短了42 s.泵的效率比国家标准的规定值提高了11.1%,重量比传统自吸喷灌泵减轻了20%.新型泵腔结构形式比原泵腔结构形式在水力性能及自吸性能方面均有所提高.
  • 离心泵变螺距诱导轮的开发
    KONG Fan-yu；黄建军；L(U) Yi；景斌
    2008, 26(3): 10-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.003
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    为了提高离心泵的抗汽蚀性能,在离心泵叶轮入口处配置变螺距诱导轮,诱导轮设计为变螺距结构,以较小的叶片入口角获得较小的进口流量系数,以较大的叶片出口角产生足够的扬程,'满足诱导轮本身的汽蚀性能要求以及离心叶轮入口压力性能的要求.基于诱导轮水力计算方法,分析了变螺距诱导轮的汽蚀性能及变螺距诱导轮重要参数组合,研究了诱导轮的螺距变化规律,给出了变螺距诱导轮应用实例,通过对不同的诱导轮的试验,结果表明,配置变螺距诱导轮的泵组具有良好汽蚀性能.鉴于所介绍的设计方法,考虑一定的尺寸、结构等因素,推出了一组变螺距诱导轮,以便对变螺距诱导轮的生产和进一步的研究提供参考.
  • 基于神经网络的离心泵汽蚀性能预测
    LIU Hou-Lin；王勇；TAN Ming-gao；陆斌斌；FENG Yan-hua
    2008, 26(3): 15-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.004
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    介绍了离心泵汽蚀性能预测的研究现状,分析了离心泵汽蚀性能预测的主要研究方法.根据设计流量下离心泵汽蚀余量的影响因素,确定人工神经网络的拓扑结构.应用MATLAB的神经网络工具箱,建立单级单吸离心泵汽蚀性能预测的BP神经网络(Back Propagation Neural Network)和RBF神经网络(Radial Basis Function Neural Network)两种人工神经网络模型.用工程实践中得到的57台离心泵几何参数和试验数据作为样本来训练建立好的网络,并用6台离心泵的数据来测试网络.预测值与试验值的相关性分析表明,BP和RBF网络的预测结果均较好,其中BP网络预测模型的平均相对偏差为5.69%,RBF网络预测模型的平均相对偏差为6.32%,可满足工程应用的要求.
  • 离心泵内部空化流动的数值预测
    刘宜；ZHANG Wen-jun；杜杰
    2008, 26(3): 19-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.005
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    为了研究离心泵内的空化流动,将完整空化模型和混合流体两相流模型相结合,对比转速为95的离心泵叶轮在设计工况下的空化流动进行数值模拟.介绍了空化流动的模拟方法,通过计算获得了叶片表面压力分布,并得出了该离心泵的有效空化余量一扬程落差特性曲线,有效地预测了流道内空蚀发生的部位和发展情况.结果证明,叶轮内空化区域的增长使离心泵的扬程下降,影响到泵的运转特性;当泵内发生少量空泡时,不会影响到外特性的变化,而当空泡大量发生时,会堵塞流道,使液流连续性破坏,性能下降,这与理论结果基本吻合,计算值与规定值的误差在5%以内.数值模拟计算方法较好地模拟了离心泵内的空化两相流的静态特征.
  • 基于FLUENT的离心泵水力性能预测技术
    TAN Ming-gao；刘厚林；WU Xian-fang
    2008, 26(3): 22-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.006
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    介绍了用数值模拟方法进行离心泵性能预测的研究现状和存在的问题.采用商业软件FLUENT,在双参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,选用标准K-ε湍流模型,SIMPLEC方法求解,对10台离心泵的设计点工况进行了叶轮蜗壳耦合三维粘性相对定常的数值模拟并进行了性能预测.计算了各模型的扬程和效率并与试验值进行了对比和分析.对比分析结果表明,基于FLUENT数值模拟结果预测离心泵水力性能的方法具有比较高的精度,可以应用于工程实践.
  • 前伸式双叶片污水泵设计和通过能力试验
    王准；SHI Wei-dong；蒋小平
    2008, 26(3): 26-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.007
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    阐述了前伸式双叶片污水泵运行效率高、振动小、噪音低、运行平稳、固体通过能力好,特别是纤维性固体的通过能力好等特点,分析了该泵叶轮结构特点,提出了叶轮水力设计方法,通过实例说明其设计过程,并对设计的前伸式双叶片污水泵进行了试验验证.指出前伸式双叶片污水泵具有良好的综合性能的原因在于:采用叶片式结构,具有与普通叶片泵相当的效率;采用2叶片叶轮,减少流道的拥堵,提高了固体颗粒的通过能力;叶片大幅度前伸,对于少叶片数的泵来说,只要设计得当.不会引起进口排挤,有利于大大提高抗缠绕能力.
  • 动压机械密封动力槽的优化及换热器面积的确定
    HE Yu-jie；李质情；SHI Hai-xia；李强
    2008, 26(3): 30-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.008
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    针对高温、高压泵的机械密封端面容易出现磨损或烧损的问题,分析了热流体动压机械密封的工作原理;在高温、高压泵上采用了热流体动压机械密封,以及使用API682 32系统作为密封辅助冷却方案.对动压机械密封的端面动力槽作了优化设计;对密封系统的换热器进行了设计计算,使得密封能在较为理想的工作温度下工作.结果表明,在高温热水工况下,冲洗水流量及温度满足设计要求时.端面圆弧槽的密封效果最好,最大使用寿命可达8 000 h;液膜的承载能力随着密封端面圆弧槽槽数的增加而增加,受槽深的影响比较小;换热面积为0.50 m2的换热器是合理的,并应尽量使用较大换热面积的换热器,使进入密封腔的冲洗水温度低于100 ℃.
  • 离心叶轮设计系数选用原则
    PAN Zhong-yong；曹英杰；CAO Wei-dong；倪永燕
    2008, 26(3): 34-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.009
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    离心叶轮设计系数的选用决定了叶轮设计的优劣,以汽蚀余量最小为目标函数对单吸式和双吸式离心叶轮的进口设计系数进行了分析,结果表明,单吸式和双吸式叶轮的进口条件不同,相应得到的进口设计系数选用曲线也不同.在低比转速条件下,以汽蚀余量最小为优化目标得到的结果小于斯捷潘诺夫的推荐值.根据对速度和扬程的要求分析了离心叶轮的出口设计系数.对于单吸式叶轮,计算结果要大于斯捷潘诺夫推荐值,而双吸式叶轮的计算结果与后者的选用值推荐非常接近,结果表明,斯捷潘诺夫的推荐曲线适用于设计效率较高的双吸式离心叶轮.
  • 离心泵可控包角扭曲叶片绘形新方法
    YAN Jing；周平月；WANG Zhong-zhou；潘光玉
    2008, 26(3): 39-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.010
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    为了进一步提高离心泵的水力性能,提出了一种扭曲叶片设计绘形新方法.这一方法在吸取传统扭曲三角形绘形法某些特点的同时,在保证叶片上相对流线的安放角合理变化的条件下,设计人员能根据需要给定各流线的包角,从而优化了这一几何参数.给出了这一方法的基本原则,即在一个与叶轮轴心线垂直的平面上,根据给定的叶片包角和安放角均匀变化的要求.直接绘形叶片表面相对流线的投影曲线,然后在局部全等的条件下获得曲线的展开图,以检查和修正投影曲线.给出了这一方法的详尽绘形过程.
  • 大型梯级调水工程优化设计泵装置数值仿真
    FENG Wei-min；宋立；XIAO Guang-yu
    2008, 26(3): 42-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.011
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    采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)和标准k-ε双方程模型,运用求解压力耦合方程的半隐式SIMPLEC算法对南水北调东线一期工程台儿庄泵站内部流场进行全流道三维数值模拟.揭示了其内部流动机理和规律,并在此基础上对泵装置流道匹配进行优化设计和性能预测,进而通过泵装置模型试验对数值模拟结果进行了验证.分析计算和试验结果表明:经过优化后的泵装置进出水流道匹配合理,进出水流道流态均匀,泵装置效率高,是台儿庄泵站较为理想的流道组合形式.也间接验证了数值模拟的可行性.
  • 大型水泵装置全流道数值模拟与性能预测
    朱红耕；ZHANG Ren-tian；邓东升；YAO Lin-bi
    2008, 26(3): 46-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.012
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    采用计算流体动力学方法,对某大型混流泵装置进行了全流道数值模拟,对有泵与无泵进、出水流道的内部流动及水力损失进行了对比分析,实现了水泵装置性能预测.研究发现,水泵叶轮旋转和导叶出口剩余环量与进、出水流道的内部流场相互作用,进水流道的出口水流条件和出水流道的进口水流条件与单独计算时的假定有本质不同,对进、出水流道的水力损失和装置性能有显著的影响.在水泵装置中,进水流道的水力损失小于无水泵时的流道水力损失,在一定流量范围内.仍基本符合二次抛物线规律.与此相反,出水流道的水力损失远大于无水泵时的水力损失,在设计流量附近出现局部极小值,不再完全符合二次抛物线规律.数值计算结果得到了模型试验的验证.
  • 大型泵站出水流道三维流动及水力损失数值计算
    陆林广；LIU Jun；梁金栋；XU Lei；黄金军；LIU Rong-hua
    2008, 26(3): 51-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.013
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    根据研究低扬程泵站水泵装置的方法可以多样化的观念,提出了将出水流道从水泵装置中分离出来,进行出水流道内部流态数值模拟和水力损失计算的方法.介绍了低扬程大型泵站出水流道三维流场及水力损失数值计算的计算区域、边界条件及网格剖分等有关问题;给出了虹吸式和直管式等两种形式出水流道三维流场和水力损失数值计算的实例,并与流道模型试验的流场观察及水力损失测试结果进行了比较.结果表明:两种形式出水流道内部三维流动以及水力损失数值计算的结果,与流道模型试验的结果一致.
  • 全射流喷头内部附壁点距离的计算
    向清江；ZHU Xing-ye
    2008, 26(3): 55-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.014
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    阐述了全射流喷头中水射流附壁点的距离是喷头射流元件设计的关键尺寸.基于Bourque理论,采用控制面模型,计算了全射流喷头内射流附壁点的距离,并与试验结果和相关文献进行对比,发现在射流扩散系数取9时,计算值与试验值接近.讨论了影响附壁点距离的各种因素,包括位差、壁面倾角、射流流量、射流扩散系数等.研究发现,可通过增大偏移率,增大壁面倾角来增大射流元件中附壁点距离,其中以改变壁面倾角最为显著,流量的改变几乎不影响附壁距离.研究结果对于改进全射流喷头射流元件的设计具有指导意义.
  • 高速诱导轮三维非定常湍流数值模拟
    许友谊；XI Wei-yong；杨敏官
    2008, 26(3): 59-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.015
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    基于N-S方程和滑移网格技术,利用FLUENT软件对诱导轮内部流场进行了全三维非定常湍流数值模拟,获得了诱导轮内部的速度分布、静压分布以及流体压力脉动特征等重要的流动信息.描述了诱导轮进口及轮缘间隙处的回流现象,解释了回流现象发生的原因,即轮缘处叶片压力面和吸力面存在压差;分析了回流引起的进口低压区对诱导轮汽蚀性能恶化的过程;采用快速傅立叶变换处理监测点的压力脉动数据,发现流体压力脉动中的主导频率成分约为转频的Z次谐波,所以可避免流体脉动诱发的机械谐振.模拟结果为高速诱导轮的改进设计提供了一定的理论依据.
  • 高压静电喷雾灭菌的试验
    WANG Zhen-tao；罗惕乾；WANG Jun-feng；闻建龙；SONG Xiao-ning
    2008, 26(3): 64-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.03.016
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    运用高压静电雾化技术和轴流风送输运技术设计了高压静电喷雾消毒试验装置,以适应各种不同环境下的卫生防疫消毒需要.在实验室内进行了喷雾特性试验,得到了雾滴的平均粒径、雾滴荷质比及雾滴的流量密度等.试验表明:药剂荷电后,雾滴表面张力下降,内外压强差增强,雾滴容易发生二次雾化;同时其表面活性增强,改善了液体的雾化性能及雾滴捕集粒子的能力.进行了现场灭菌试验,对比了静电喷雾与传统喷雾的灭菌效果.结果表明,荷电明显改善了传统灭菌方式中药液施用量过大、存在消毒死角等缺点,有效改善药荆喷洒的均匀性,细化雾滴,使雾滴能够有效地捕捉细菌,提高了灭菌效率,减少了对环境的二次污染.