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• 2008年, 26卷, 第5期
  刊出日期：2008-09-25

    

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  基于ANSYS/PDS的泵轴可靠性分析

  施卫东；颜品兰；蒋小平；孙相春；李启峰

  2008, 26(5): 1-4. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.001

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  为提高泵轴的可靠性,设计时按照工程实际,将泵轴的几何尺寸、载荷、应力以及疲劳极限等各参数视为随机变量,采用蒙特卡罗模拟技术,通过Pro/E三维实体建模、模型导入ANSYS进行静应力分析、生成概率分析文件、使用PDS模块计算可靠度等步骤,可以得到比传统设计方法精度高的泵轴失效概率及可靠度.以DLY25-270/9-37型立式多级油泵的泵轴为例进行计算,在置信度为95%时,该泵轴的可靠度为99.87%;表明这种利用ANSYS/PDS模块对泵轴进行可靠性分析的方法是可行的,为泵轴的可靠性设计提供了新的思路,具有一定的工程应用价值.
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  潜水泵泄漏液体在线排除装置的设计与开发

  朱荣生；李继忠；付强；王秀礼

  2008, 26(5): 5-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.002

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  针对大中型潜水泵存在的泄漏液体严重威胁电机的安全运行问题,在传统的气液喷射器的设计基础上,设计一种结构简单、便于操作的泄漏液体在线排除装置.用压缩空气作为装置的工作流体来抽取泄漏液体,并测取工作流体的最佳工作压力.为了优化设计,在保持最佳工作压力下,出口固定在6 m,对喷嘴出口到混合管进口的距离分别为0.8,1.0,1.5,3.0倍喷嘴直径的排液装置测取水的流量.优化结果显示喷嘴-接受室距离存在最佳尺寸为1.0倍喷嘴直径,此尺寸的装置具有最佳性能.在试验中,测量和比较被抽取的水的流量来达到优化设计的目的.
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  轴伸贯流式水轮机CFD计算的性能分析

  齐学义；张庆

  2008, 26(5): 9-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.003

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  针对某水电站GD008-WZ-140轴伸贯流式水轮机运行中存在着出力不足,并伴随有振动和噪声等导致不能正常运行的问题,运用CFD数值模拟技术分析并找出了其问题产生的主要原因,依据最终模拟与性能预测的结果对其翼型与叶片作了修形,并对整个转轮作了改造,设计出了LGD08-WZ-140型转轮.对LGD08-WZ-140型转轮配以原过流通道进行了全流道的CFD数值模拟.对其进行的性能预测与试运行结果表明:机组出力和效率达到并可超出原设计指标要求;噪声明显减弱,已由95 dB降低为83 dB,震动亦基本消除.因此,转轮叶片的改造是成功的.
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  基于正交设计法的“V”形管优化设计

  何秀华；张睿；杨嵩；邓许连

  2008, 26(5): 14-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.004

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  基于无阀压电泵中扩散/渐缩管流动特性,提出一种新型"V"形管.为了获得"V"形管最佳的流阻性能,对"V"形管的结构参数进行优化设计.基于正交设计法,采用有限元仿真的试验方法,设计了一个四因素三水平的正交方案,并对仿真试验所获得的数据进行极差分析,得到了各几何参数对"V"形管流阻系数影响的主次顺序,同时获得较合理的新方案.通过进行再设计和分析,并与正交方案进行对比,最终验证了新方案是最优方案,为"V"形管无阀压电泵的优化设计提供了一定的参考.
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  离心泵变工况流场分析及径向力数值预测

  王洋；张翔；黎义斌

  2008, 26(5): 18-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.005

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  针对离心泵内部流场进行了数值计算,计算采用雷诺时均方程和RNG k-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法.在分析变工况离心泵流场的基础上, 提出了离心泵径向力数值预测的数学模型,并计算了不同工况下径向力的大小和方向.结果表明,离心泵在设计点运行时径向力最小.通过对比径向力数值预测值和Stepanoff公式预测值的差异可以看出,其差值随流量增大从负到正,相对误差不超过7%,表明离心泵径向力数值预测方法是可行的.
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  水泵试验台汽蚀筒内部流场数值模拟

  马新华；韩璐；刘厚林

  2008, 26(5): 23-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.006

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  根据某多功能试验台闭式试验装置中参数测量范围的要求设计了一个汽蚀筒.以叶片角为-2°,型号为JM-211的混流泵为例,在其设计工况点Q=2 200 m3/h下,采用雷诺平均N-S方程和标准k-ε紊流模型结合隐式修正SIMPLEC算法,运用FLUENT软件对此汽蚀筒进行了内部流场数值计算,并与试验值进行了对比分析.数值计算得到了汽蚀筒内部的速度矢量图、两层稳流栅(整流器)附近横截面的压力分布图,以及出口速度、压力分布图.分析结果表明,两层稳流栅后流速稳定,压力分布较为均匀,压差减小为250 Pa;泵进口压力试验值与计算所得的汽蚀筒出口压力值非常接近,压力预测误差仅为1.79%.因此,该汽蚀筒进出口和稳流栅的设计达到了试验所要求的泵进口压力且压力稳定.
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  双缸单作用液压隔膜泵动力端设计方案

  张洪生；陈强；王冬梅

  2008, 26(5): 27-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.007

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  针对目前电力、冶金、化工等行业中常用的泥浆泵和隔膜泵存在的问题,提出了一种新型的液压驱动隔膜泵动力端的设计方案:把传统动力端的曲柄连杆机构设计为新型的液压缸驱动机构,动力端由大功率的电动机带动定量泵供油,利用液压缸一端的密闭空间实现液压缸的换向,使得活塞在运动过程中,实现匀速往复直线运动(传统设计中,活塞满足正弦曲线运动).这将从根本上解决传统隔膜泵吸入、排出料浆时流量的不均匀性,振动大以及噪声大等问题,并将在很大程度上减小泵的体积与成本.
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  基于叶轮出口叶片间面积的潜水泵性能分析

  刘在伦；许霞

  2008, 26(5): 30-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.008

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  根据潜水泵导流器与叶轮的特性曲线方程, 确定了最佳工况点.根据面积比原理,对不同的叶片出口安放角进行了分析;在井用潜水泵上,将同一个导流器与不同的叶轮组合并进行了试验.结果表明,叶片出口安放角不同,泵性能曲线将发生变化;只要保持面积比不变,同一个导流器与不同的叶轮组合,同样可以得到一种高效率的泵.将最佳工况点的测试结果与计算结果所作的对比分析表明,扬程、流量的相对误差均小于0.06,两者基本吻合.分析试验的结果为增加泵的规格并扩大使用范围提供了新的途径.
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  基于数值模拟的CP型喷射泵喉管长度计算

  顾青春；俞志君；王丰景；龙新平

  2008, 26(5): 34-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.009

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  采用SIMPLE算法和RNG k-ε湍流模型,针对某一种CP型喷射泵的内部流场进行了数值模拟,模拟中考虑几种不同的喉管长度,对比分析了泵的性能和内部流场.结果表明:喉管长度对泵的性能、沿程压力和内部流场有重要影响.不考虑汽蚀因素影响,在2.5~6.0倍喉管直径范围内,喉管越长,喷射泵的最高效率也就越高,最高效率点随之右移.通过对效率、喉管出口断面的动能修正系数、动量修正系数及沿程压力变化曲线的分析,表明在3.7~4.5倍喉管直径范围内,该泵在设计工作点的性能最优.综合以上各因素,该CP型喷射泵最优喉管长度应为喉管直径的3.7~4.5倍.
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  核主泵模型泵导叶进口边相对位置对泵性能的影响

  王春林；彭娜；赵佰通；司艳雷

  2008, 26(5): 38-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.010

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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),对设计工况下两种不同导叶形式核主泵模型泵的三维湍流流场进行了数值模拟,模拟结果较好地揭示了内部流场的特征.对内部流场的静压分布特征进行了研究,发现静压从叶轮进口到球壳呈持续增加的趋势,且导叶流道的静压分布具有非对称性的特征,比较分析了两种模型泵的流线图,得到了球壳与出口管相交位置处的回流特征.研究结果可用来了解核主泵模型泵的内部流场特征,并为其水力优化设计提供有益参考.
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  变螺距诱导轮内流场空化数值计算

  袁丹青；刘吉春；丛小青；王冠军

  2008, 26(5): 42-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.011

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  介绍了变螺距诱导轮的设计方法,确定了IH65-50-160型离心泵前置变螺距诱导轮的主要设计参数,采用Euler多相流模型和标准k-ε湍流模型、应用三维非结构四面体网格建模对离心泵前置变螺距诱导轮进行了三维数值计算,得到了其内部空化流场的压力分布和气液分布情况,并对空化工况下诱导轮内的气液分布规律和压力场进行了细致的分析.结果表明:采用圆弧叶片进口可以改善诱导轮进口前缘的工况条件,增强自身的抗空化能力;通过分析叶片出口压力波动和进口气相份额升高的现象,探讨了流道内产生漩涡的原因.
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  离心泵可控包角圆柱形叶片型线方程

  严敬；张江源；何敏；王桃

  2008, 26(5): 46-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.012

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  为进一步改善低比转速叶轮性能,针对低比转速叶轮广泛使用的圆柱形叶片的叶片包角都是由叶片型线的进、出口边条件确定的常数,以极坐标系下的插值方法为基础,导出了一种新的圆柱形叶片投影曲线的插值方程,这一平面曲线的主要特点是其包角可作为设计常量由设计人员根据需要事先给定.给出了基于艾尔米特插值方法的曲线方程的推导过程和结果,即在根据给定叶片包角后,在边界条件支持下,通过计算获得了艾尔米特插值函数的相关四项表达式.同时分析了曲线的部分几何特征,通过微分证明了这一曲线在进、出口半径处,叶片安放角等于给定值,且曲线包角等于给定值.这一新颖的圆柱形叶片将有利于改善圆柱形叶片的水力性能和水力效率.
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  对称翼型转轮双向竖井贯流泵装置

  成立；刘超；汤方平；周济人

  2008, 26(5): 50-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.013

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  为了使转轮具有相同的正向和反向性能,可采用压力面和吸力面相同的翼型即对称翼型.针对城市水环境治理工程中超低扬程双向抽水的要求,对基于对称翼型转轮的双向竖井贯流泵形式的装置,研究了其水力性能.运用三维数值模拟技术优化获得了泵装置进、出水流道型线和控制尺寸.依据国家相关试验方法和规程,基于高精度水力机械试验台,从大流量到小流量依次测试了正反向工况下各5个叶片角度下的水力性能.模型试验结果表明,该装置形式可以获得较好的正反向能量特性.根据莫迪公式换算的原型性能结果表明,裴家圩泵站中采用的对称翼型转轮双向竖井贯流泵装置,可以保证正反向工况下均能高效运行,运行效率均超过了60%.该研究成果对同类双向超低扬程泵站的选型和设计有着重要参考价值.
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  泵站进水流道三维流动及水力损失数值模拟

  陆林广；徐磊；梁金栋；刘军；黄金军

  2008, 26(5): 55-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.014

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  提出了将进水流道从水泵装置中分解出来单独进行数值计算的研究方法,分析了大型泵站进水流道三维流场及水力损失数值计算的区域、边界条件及网格剖分等有关问题,给出了肘形、钟形和簸箕形等3种形式进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:提出的进水流道三维流动数值计算方法可以较为准确地计算进水流道的水力损失,便于对其进行模型试验验证.应用本方法可以较为方便地对进水流道的水力性能进行考核和评价,从而为进水流道优化水力设计所需的多方案比较创造条件.
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  PXSB型双向步进式全射流喷头的原理及结构设计

  李红；杨炎财；向清江；徐红霞；谢福祺

  2008, 26(5): 59-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.015

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  针对目前国内摇臂式喷头存在结构复杂、使用寿命较短和成本较高等不足,提出一种新型的大中型旋转式PXSB型双向步进式全射流喷头.研究了PXSB型双向步进式全射流喷头的基本工作原理,对喷头整个工作过程作了具体分析,提出喷头正常工作的条件为喷头的射流元件体出口处盖板两侧均要设有间隙,正向导管和反向导管需在适当的位置开有补气小孔.结果表明:喷头的双向步进是通过射流元件体和双向步进换向机构的切换配合来实现,即通过控制信号水的流向来实现喷头的正向步进和反向步进,使喷头具有优越的水量分布和喷洒均匀性等水力性能.喷头的双向步进结构提高了喷头工作的稳定性和可靠性.滚动轴承装置和密封结构,优化了喷头的密封性能.
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  电极环直径的射流喷雾感应荷电效果试验

  杨超珍

  2008, 26(5): 64-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.05.016

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  为研究感应荷电状态下环形电极的直径对雾滴荷电性能的影响,使用流量为4.92 ml/s的标准喷头,在相同的喷雾压力和液体介质的条件下,采用5种不同尺寸的电极直径和不同的安装位置,进行射流荷电喷雾,用网状目标法收集并测量群体雾滴的电流和质量,用荷质比评价感应荷电性能,通过分析荷电试验过程中的荷电电压和电极环直径对荷电量的影响,显示荷电过程中荷质比与荷电电压存在显著的正比关系,且随电极环径的不同而异;同时荷质比与电极直径间也存在显著线性相关.进一步分析了荷质比随电极尺寸改变的变化率,建立电极环径系数计算公式,为电极的结构设计、参数优化、荷质比定量计算和分析评价提供科学依据.