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• 2008年, 26卷, 第6期
  刊出日期：2008-11-25

    

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  可调式射流泵性能的数值模拟

  龙新平；关运生；韩宁；程志毅；吕俊贤

  2008, 26(6): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.001

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  应用RNG k-ε湍流模型及SIMPLE算法,对采用喷针调节喷嘴过流面积的可调射流泵在不同开度下的性能进行了数值模拟,并与试验数据进行对比分析.结果表明:喷针对可调射流泵性能有一定的影响,随着开度的减小,行程的增大,对可调射流泵效率的影响也越大.在大开度情况下数值计算的可调射流泵性能曲线与试验数据吻合较好;在小开度及小流量比工况下二者趋势一致,但存在一定偏差.通过对试验数据与数值计算值的对比分析,提出了基于数值模拟结果的可调射流泵的实际性能预测公式,该公式可以用数值模拟的结果来预测可调射流泵的实际性能,为可调射流泵的设计提供指导.
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  流线型两叶片XCK搅拌器内部流动

  施卫东；田飞；曹卫东；张德胜；李伟

  2008, 26(6): 6-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.002

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  采用三维建模软件Pro/E建立三维实体模型,利用FLUENT6.0大型计算流体力学软件,采用非结构化四面体网格,利用动坐标系技术,采用k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对新型流线型两叶片XCK搅拌器进行了流场模拟,分析了全罐的速度矢量图,并对该新型搅拌叶片处于不同安装高度的搅拌流场进行了对比,发现轴流式叶轮比径流式叶轮的搅拌效果要好.计算结果表明,该新型搅拌器流场为轴对称,属于轴流式搅拌器;该新型搅拌叶片安装在搅拌罐中部时,轴向流最突出,搅拌循环最明显.
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  自吸旋涡泵内部流动分析

  沙毅；李金磊；李昌烽

  2008, 26(6): 10-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.003

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  基于雷诺时均方程和k-ω双方程湍流模型,应用Fluent软件对自行设计制造的自吸旋涡泵内部流场进行数值模拟.压力与速度耦合求解采用SIMPLEC算法.在模型泵外特性试验和五孔管束形探针对泵体流道静压场测量的基础上,通过对比分析数值模拟和试验结果,解释了旋涡泵汽蚀及纵向、径向旋涡产生原因,得出了旋涡泵内部总压、静压和速度分布及变化规律,并给出了旋涡泵泵体流道内部压力随流量增加而减小,且沿圆周流道静压呈非线性递增的变化趋势.得到了旋涡泵压力及速度变化规律,为以后自吸旋涡泵的优化设计及应用提供参考.
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  基于Visual C++6.0软件平台的屏蔽泵轴向力计算

  孔繁余；高翠兰；季建刚；张洪利；刘厚林

  2008, 26(6): 15-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.004

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  为了克服人工计算方法耗时费工、计算量大、计算精度低的缺陷,实现屏蔽泵轴向力计算的快捷性和简便性,基于Visual C++6.0软件平台,考虑影响屏蔽泵轴向力的综合因素,编写出屏蔽泵轴向力计算程序,为屏蔽泵轴向力计算提供了便捷的工具.本程序采用模块化的结构体系,每个模块对应界面,能灵活地实现人机对话,界面清晰,可以方便地进行参数优化设计计算.只要输入相应的设计参数,程序会自动显示出轴向力平衡的计算结果,简单快捷,与人工计算相比,大大提高了工作效率.通过真机轴向力实测与计算结果比对,计算结果与实验结果的相对误差在10%以内,证实程序计算结果具有良好的计算精度,实用性强.
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  排涝泵站立式轴流泵装置模型试验

  杨敬江

  2008, 26(6): 20-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.005

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  针对排涝泵站改造工程的需要,开展了立式轴流泵装置模型试验研究,轴流泵装置模型由比转速700的水力模型、肘形进水流道和直管式出水流道组成,获得了模型泵和原型泵装置的能量和汽蚀特性曲线以及飞逸转速特性.在叶轮叶片转角为-4°时,泵装置模型最高效率为76.21%,扬程为6.39 m,流量为0.298 m3/s;对应的原型泵装置设计工况点扬程6.00 m,效率为83.87%,流量为25.9 m3/s,满足设计流量的要求;在最高扬程下,轴功率小于2 300 kW.所选用的水力模型性能满足泵站的实际运行要求,经过优化的直管式出水流道保证了泵装置高效稳定运行.
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  往复杂浆泵用重力沉降器的设计计算

  张生昌；王宗槐；邓鸿英；郑水华；周佳

  2008, 26(6): 24-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.006

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  根据重力沉降原理以及往复泵曲柄连杆的运动规律,在传统往复杂浆泵的往复密封与液缸之间设计了一油隔离重力沉降器,能够使泄漏的杂质颗粒大部分在沉降器内沉降,防止固体颗粒进入往复运动副中,消除固体颗粒对柱塞及填料造成磨损破坏,延长柱塞及填料的寿命,解决往复杂浆泵磨损难题,提升往复杂浆泵产品的可靠性.根据往复杂浆泵现有工况设计计算得到了该沉降器的具体尺寸,并对沉降器内部流场进行了CFD数值模拟,得到杂质颗粒的运动轨迹和速度场,验证了这种重力沉降器对微小颗粒都有很好的沉降效果.此研究为合理设计往复杂浆泵用高效沉降器提供了参考.
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  叶轮口环间隙对低比转速离心泵效率的影响

  王洋；张翔

  2008, 26(6): 27-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.007

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  通过改变叶轮口环间隙的大小对不同叶片型式的低比转速离心泵进行试验,证明口环间隙对低比转速离心泵效率的影响与泵叶轮的叶片的型式无关.从能量守恒的角度出发,提出了一种考虑低比转速离心泵口环泄漏量的计算圆盘摩擦损失的方法,以此方法为基础,推导出以泄漏量为自变量的低比转速离心泵机械效率计算公式.最后联合离心泵水力效率和容积效率的计算公式综合分析得出,虽然机械损失随泄漏量增大而减小,但低比转速离心泵的总效率依然随叶轮口环间隙的增大而降低.
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  基于CFD技术的高压泵液力端优化设计

  叶晓琰；杨孙圣；许建强；胡敬宁

  2008, 26(6): 31-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.008

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  为提高反渗透海水淡化高压泵的效率,降低反渗透海水淡化系统的能耗,对往复式高压泵的液力端进行了优化设计.设计两种过流性能较好的组合阀方案,采用数值分析的方法,用三维造型软件Solidworks 2007分别对两个方案的流道进行数学建模,然后导入Fluent 6.2的前处理软件Gambit 2.2.30进行网格划分,再应用流场计算软件Fluent 6.2对流场进行数值分析.结果表明:方案二具有过流性能好、水力损失小、水力效率高等优点.根据方案二的漩涡分布情况,对方案二做了进一步的优化设计,从而得到了适合反渗透海水淡化工况的高压泵液力端.经优化设计后,泵效率高达93.36%,机组效率高于88%.
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  15°斜轴泵装置特性试验

  何钟宁；周正富；谈强；蒋红梅；袁家博；陈松山

  2008, 26(6): 36-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.009

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  结合广东省惠州市文头岭大型排涝泵站,对经过CFD数值模拟优化后的斜式进水与斜式出水流道匹配组成的15°斜轴模型泵装置进行了能量试验、汽蚀试验和飞逸特性试验研究.通过特性试验研究得出了模型及原型装置的能量特性曲线、3个不同叶片角度下特征扬程的临界汽蚀余量及0°叶片角下最大装置扬程的飞逸转速.试验结果表明,该泵装置最高效率随叶片角度减小而增大,叶片角-4°时的最高效率可达80%左右,泵站进、出水流道型线设计合理,汽蚀性能优良,飞逸转速安全,15°斜轴泵装置性能优越.提出的斜轴泵装置对同类低扬程泵站水力优化设计具有重要的参考价值.
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  带前置导轮轴流泵内流场数值模拟及性能预测

  王春林；赵佰通；彭娜；司艳雷

  2008, 26(6): 41-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.010

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  基于雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,采用FLUENT软件,运用SIMPLEC算法,对设计工况下有、无前置导轮时轴流泵的三维不可压缩湍流流场进行了数值模拟.得到了轴流泵内部流场的压力分布、速度分布情况,并对分布情况的特征进行了分析,初步了解轴流泵内部流场的流动情况.最后,对不同流量下,有、无前置导轮时轴流泵的扬程、效率进行性能预测并分析.结果表明,加前置导轮后,轴流泵的性能不稳定区变窄,但效率有所降低.通过分析轴流泵内部流场特征,研究前置导轮对轴流泵性能的影响,从而可为其水力优化设计提供有益参考.
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  国外一种离心泵双蜗壳设计方法的介绍和分析

  严敬；谢功耋；张江源；阚能琪

  2008, 26(6): 46-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.011

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  双蜗壳作为一种用以平衡离心叶轮在非设计工况下运行时产生的径向力的压水室形式,阐述了其重要性;介绍了国外近期一种离心泵用双蜗壳的设计方法.以充分的试验结果为基础,给出了叶轮所受径向力的精确而详尽的计算统计公式;比较了双蜗壳与单蜗壳,以及不同结构形式的双蜗壳对叶轮径向力的平衡效果和双蜗壳的水力效率特性.同时,介绍了双蜗壳外侧等流量断面的两种设计绘形方法,即基于国外统计资料的速度系数法和基于速度矩守恒原则的数字积分方法.
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  用能量特性评价水泵机组水力稳定性

  张仁田；朱红耕；姚林碧；魏军

  2008, 26(6): 50-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.012

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  为了评价大型低扬程水泵在设计和非设计工况下运行的稳定性,根据水泵设计理论,分析了非设计工况下影响水力稳定性的主要因素,包括进口预旋、出口环量、轴向旋涡和脱流等,进而从水泵的基本方程出发,提出了"虚拟最优工况"的概念,建立了以水泵能量特性来计算水力不稳定性即紊流损失的方程式,据此对不同比转速的叶轮进行了紊流损失计算,并与模型实测的压力脉动进行了对比,两者有较好的一致性.这一结果表明,采用能量特性评价水泵机组运行稳定性的方法是可行的.
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  基于小波包分析的水泵机组振动信号去噪

  郑源；佟晨光；须伦根；张海丽

  2008, 26(6): 55-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.013

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  阐述了小波包的基本原理,介绍了利用小波包给信号去噪的一般工作原理,结合南水北调东线工程某泵站水泵机组的现场振动测试数据,利用小波包理论对被噪声污染的水泵机组的振动测试信号进行去噪分析,从中提取出无污染的振动信号,进一步对机组的故障做出诊断分析.选用db4小波对原始信号进行3层小波包分解,选用启发式SURE阈值,跟据最低层的小波包分解系数和经过量化处理系数,进行小波包重构.结果表明,利用小波包去噪的相关理论,对信号进行去噪处理有效地消除了噪声污染,使消噪后的信号与原始信号保持相似性.
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  隙控式全射流喷头运转动力学分析

  李红；杨炎财；向清江

  2008, 26(6): 58-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.014

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  针对隙控式全射流喷头在恶劣工作条件下出现的附壁力小、驱动力矩小等不足,研究了获得射流元件的最大附壁驱动力矩和减小摩擦阻力矩的方法,对射流元件进行优化设计,以保证喷头的正常运转.分析了隙控式全射流喷头的转动驱动力矩和摩擦阻力矩,喷头转动驱动力矩由射流附壁时与射流元件侧壁产生的驱动力矩,射流与出口盖板的作用力矩组成,喷头的摩擦阻力矩由空心轴端面摩擦阻力矩,空心轴与轴套间的摩擦力矩,密封机构摩擦阻力矩组成.根据动量守恒方程推导出附壁射流中心线方程,得到中心线附壁点距离及附壁冲角的计算公式.推导了理论状态下,附壁力矩最大值与结构尺寸之间的关系.由刚体转动定律计算出全射流喷头的力矩公式及全射流喷头步进角度公式.
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  旋涡泵的研究现状与展望

  袁丹青；王冠军；陈向阳；张孝春；张晓炜

  2008, 26(6): 63-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.2008.06.015

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  介绍了旋涡泵的基本原理、结构分类,针对其特点,与其他类型泵进行了对比.对旋涡泵的应用、研究历史与现状进行了简要评述,并结合国内外学者对旋涡泵的工作过程、内部流动、设计方法以及试验研究中取得的成果,讨论了旋涡泵研究发展中有待解决的问题.展望了旋涡泵研究设计发展的趋势,认为采用先进的测试技术对其内部流场进行测试和分析具有重要理论意义.指出了旋涡泵半开型叶轮和复合叶轮的结构在工程应用中的独特作用和广阔的应用前景.