排灌机械工程学报

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泵理论与技术

出口角对离心泵内固液两相流动影响

刘栋，杨敏官，董祥

2009, 27(1): 1-5. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.001

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采用欧拉多相流模型、标准k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,应用计算流体力学软件Fluent,对3台不同叶片出口安放角的离心泵内的固液两相湍流进行了数值模拟,分析了叶片出口安放角对泵内部固液两相流场的影响.计算结果表明:在叶轮流道内,固体颗粒的相对运动方向比液相更偏向叶片压力面,大叶片出口角叶轮内两相速度的夹角较大.通过对比不同叶轮内压力分布及固体颗粒体积浓度分布,得出以下结论:大出口安放角的叶轮压力面附近聚集了更多的颗粒,导致大量颗粒与叶片尾部的压力面相撞;叶片出口安放角增大使得叶轮出口压力增大.

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泵理论与技术

基于CFD技术脱硫泵的设计与试验

刘建瑞，肖志杰，王鸿睿，滕人博

2009, 27(1): 6-9. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.002

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采用经验系数设计法对脱硫泵进行水力设计,适当增大叶片出口宽度,以改善颗粒通过性和叶轮出口的磨损情况.应用FLUENT软件,采用欧拉多相流模型,分别计算了颗粒直径为0.06,0.08和0.10 mm,体积浓度为11%工况下脱硫泵的两相流内部流场.得到以下结论:叶轮流道内,工作面上的静压值明显高于背面上的静压值;最低压力点出现在叶片进口背面侧,容易发生汽蚀;随着粒径的增大,颗粒逐渐向叶片工作面迁移.叶片的磨损主要发生在叶片进口处和叶片的出口段.通过试验验证:设计的脱硫泵效率为82.0%,性能曲线平坦,高效范围宽,各项技术指标均满足设计要求.

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泵理论与技术

离心泵内部流动诱导噪声测试系统设计

袁寿其，杨勇，袁建平，骆寅

2009, 27(1): 10-14. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.003

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设计了一套基于虚拟仪器的噪声测试系统,能够便利地对离心泵内部流动诱导噪声信号进行采集、调理、分析,得到噪声特性.应用ST70型水听器测量诱导噪声信号,通过虚拟仪器应用模块分析频谱特征,进而判断机组运行状况.在工频时对5种流量大小状况的诱导噪声进行测试及时域频域分析,发现随着流量的增加,诱导噪声时域波形开始趋于紊乱,而且振幅峰值不断降低;噪声信号在低频范围内组成基本稳定;在500~1000 Hz范围内频谱内有两个峰值,且随流量变化影响很小;在1000~2000 Hz范围内频谱峰值逐渐开始突显.试验表明水听器采集的信号能够反映噪声的基本特性,该测试系统能够进行噪声信号的时域、频域、A计权声级及倍频程等分析,能满足工程和科学研究的需要,具有较好的应用前景.

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泵理论与技术

导叶对轴流泵性能影响的试验

李忠，杨敏官，王晓坤

2009, 27(1): 15-18. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.004

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对设计模型轴流泵在无导叶和有导叶时的外特性进行测试,在导叶进出口位置开设测孔,并运用球形五孔探针对导叶进出口流场进行测量,得到绝对速度的周向、轴向及径向速度分量的分布曲线.测量结果表明:轴功率变化曲线在有导叶和无导叶时趋于一致,可忽略导叶对叶轮内流动的影响;在设计最优工况下,导叶出口绝对速度的圆周分量较小,导叶可回收的旋转动能约占叶轮出口总能量的15.7%;无导叶时泵的运行工况点向小流量工况偏移,在设计无导叶轴流泵时应在原有设计参数的基础上进行参数补偿.运用球形五孔探针测量三维流场中速度,具有适用性强、方法简单、测量精度较高的优点.试验结果揭示了导叶对轴流泵性能影响的规律,为进一步研究轴流泵内部流场提供了理论和实际应用参考.

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泵理论与技术

水泵试验台液压夹紧装置设计

王洋，吴登昊，张翔，杨炎财

2009, 27(1): 19-24. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.005

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从系统机构设计、夹紧力分析、液压系统设计和电气控制原理等方面,阐述了水泵试验台液压夹紧装置的设计构造过程.为了保证试验时不发生泄漏现象,在管道联接端面采用抠槽密封处理技术,并对液压夹紧力进行计算与分析,得出在6.4 MPa的压力下,液压夹紧力约为88.238 kN,液压缸提供的最小工作压力为17.563 MPa.现场试验结果表明:与传统法兰联接方式相比,在规定试验压力下,该夹紧装置无泄漏现象,联接端面水力损失减小约0.156%,自动化程度高,水泵出厂检测台数增加约1.5倍,大幅度改善了水泵出厂检测的效率.

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泵理论与技术

万吨级反渗透海水淡化高压泵的优化设计

胡敬宁，肖霞平，周生贵，周广凤，潘金秋

2009, 27(1): 25-29. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.006

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结合反渗透海水淡化高压泵的能耗状况,合理选择了万吨级反渗透海水淡化高压泵的泵型,提出了一种轴向吸入节段式高压多级泵的新型结构型式.在已有高效水力模型的基础上,对影响效率的几个关键水力尺寸进行不同的优化组合,设计了6种叶轮模型和2种导叶模型,组合成6组水力模型.应用CFD方法对6组水力模型进行了性能预测,挑选出2组效率高(预测)的水力模型制作成2台单级模型泵进行试验研究.2组水力模型试验表明,泵的流量、扬程满足高压泵的要求,其中最优模型的效率达到了79.72%.

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泵理论与技术

可调叶片高比转速混流泵内部流场数值模拟

王春林，郑海霞，张浩，司艳雷

2009, 27(1): 30-34. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.007

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运用商用软件Fluent,采用雷诺时均N-S方程、标准k-ε湍流模型、流体机械模型中的多重参考坐标系模型(MRF),对不同安放角的3个高比转速混流泵模型进行了数值模拟与结果分析.主要分析了设计工况下0°安放角的模型叶轮进口最高点截面的绝对速度和静压分布.详细分析和比较了3个模型的叶片压力面静压分布云图、叶片压力面相对速度分布云图、导叶压力面静压分布云图,捕捉到了安放角为+4°时叶片进口接近轮缘处流体撞击轮缘形成的小回流.简要分析了安放角为0°的模型泵导叶压力面相对速度分布,可知导叶充分发挥了其转能与消除环量的作用.分析结果揭示了高比转速混流泵内部流动规律.

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泵理论与技术

多喷嘴射流泵流场的数值模拟与PIV测量

袁丹青，白滨，王冠军，丛小青，陈向阳

2009, 27(1): 35-38. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.008

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为研究多喷嘴射流泵性能和内部流场特征,设计了不同结构的多喷嘴射流泵试验模型.采用k-ε湍流模型和壁面函数法对不同参数下的多喷嘴射流泵进行了数值模拟,模拟结果表明,喷嘴数和喷嘴角度及喉嘴距对射流泵工作性能影响较大;在吸入室及喉管入口处湍动能较大.利用PIV系统对不同结构射流泵内部流场进行了三维测量,获得了射流泵对称面流场的速度矢量和湍动能等值线图.试验结果表明,其速度梯度衰减得愈快,工作流体和被吸流体混合距离越短.验证了多喷嘴射流泵可缩短喉管长度.测量结果证明数值模拟的正确性,为多喷嘴射流泵理论研究和合理设计提供了理论依据.

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泵站工程

大型泵站蜗壳出水流道型线的优化与试验

李彦军，严登丰，颜红勤，胡德义，冯旭松

2009, 27(1): 39-42. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.009

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对大型泵站蜗壳出水流道的型线进行了多方案的优化设计和试验研究:将导水锥型线进行了优化,在流道宽度不变的条件下,仅将出水室蜗壳段弧线曲率半径适当加大,同时延长扩散管的长度,减小扩散管出口及蜗壳断面流速.最终得到了水力性能优良的蜗壳出水流道型线方案.在模型比为10.27,叶片角度(-2°)和转速(1400 r/min)都保持不变的情况下,该流道形式的模型泵装置效率达到78%以上,比优化前提高了6个百分点,达到或已超过常用流道型式立式泵装置效率,为蜗壳进出水流道在大型低扬程泵站中推广和应用奠定了基础.

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泵站工程

平原泵闸工程消力池CFD水力优化

郑源，刘文明，黄细彬，李高会，黄渝桂

2009, 27(1): 43-46. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.010

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在分析了表示泵站过水流道断面流速分布均匀性公式不足的基础上,结合河道过流特点,建立了断面有效过流面积率和过流均匀度两个表示过流断面水流流态的公式,并以此作为优化目标函数,利用三维稳态数值模拟方法对某单侧布置的泵闸合建工程消力池和导流翼墙进行了水力优化,经模型试验验证了数模结论的正确性.针对工程的具体情况,得出的结论是:过度增加消力池长度对消能效果产生负作用,可以采取消力池内设置辅助消能工,缩短消力池翼墙的措施改善消能效果;对河床采取抛石防护措施,解决海漫段末端最大水流速大于河床抗冲流速的问题.

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泵理论与技术

卧式前轴伸泵装置流道三维流动及水力损失

陆林广，梁金栋，陈阿萍，刘荣华

2009, 27(1): 47-50. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.011

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采用数值计算方法对卧式前轴伸泵装置的三维流场及水力性能进行了初步研究,获得了设计流量时进、出水流道的流场图以及水力损失值.同时,还采用透明流道模型试验的方法,分别对卧式前轴伸泵装置进、出水流道数值计算的结果进行了试验验证.研究结果表明:卧式前轴伸泵装置进、出水流道内的流态,数值计算的结果与试验结果一致,进水流道内的水流仅在泵轴后有很小范围的局部旋涡,进水流道出口断面的流速均匀度为96.9%;出水流道进口的水流具有一定环量,水流呈螺旋状流入流道,流道外侧的流速较大,流道中心附近流速较小.进、出水流道水力损失值,数值计算值分别为0.142 m和0.163 m,流道模型试验值为0.137 m和0.168 m,两者非常接近.该泵装置在低扬程泵站具有一定的应用前景.

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泵站工程

超声波流量计测试大型低扬程泵站流量的模型试验

周济人，杨华，成立，汤方平

2009, 27(1): 51-54. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.012

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针对大型低扬程泵站进水流道断面形状及流态变化复杂,难以选择时差式超声波流量计测流断面的实际情况,提出可通过对进水流道进行数值模拟来确定并优化超声波流量计换能器的安装位置,并对换能器的安装对数进行优化.结合南水北调东线工程宝应泵站水泵装置模型试验,对两款时差式超声波流量计与高精度水力机械试验台流量测试设备进行了对比测试.结果表明,两款流量计最大相对误差分别为1.60%和0.39%,均具有较高的测试精度,稳定性也较好,能满足泵站现场测试的精度要求.

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泵站工程

农村小型泵站信息化管理

王业明，邹嘉德，吴枫

2009, 27(1): 55-59. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.013

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以农村小型泵站纸质档案及Excel电子文档数据源作为信息化管理的工程背景,分析其信息化管理的方法与实现技术,基于农村小型泵站信息管理内容及其信息化管理软件要实现的目标,选择先进的通用数据库管理系统及图形支撑系统,开发了农村小型泵站信息管理软件,解决了农村小型泵站信息管理中的数据的采集、统一更新、各种查询方式、多种统计、报表的自动生成及输出等,对通用数据库系统ACCESS与通用图形支撑系统AutoCAD联接技术进行了较为深入的研究,并通过两者的联接实现从工程位置图动态查询其农村小型泵站数据库中的数据及其反向功能.

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节水灌溉工程

单翼迷宫灌水器进口流场数值模拟与结构优化

王新坤，李亚飞

2009, 27(1): 60-63. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.014

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针对单翼迷宫式滴灌灌水器工程应用中,大多数堵塞都发生在灌水器进口及其邻近区域的问题,对单翼迷宫式滴灌灌水器进口结构特性和水力性能进行分析,并对内部流场的计算流体进行动力学(CFD)数值模拟研究,发现目前广泛使用的单翼迷宫式滴灌灌水器的进口在实现灌水器多进口安全保障、过滤、抗堵塞等功能方面的设计存在不足之处.应用CAD-CFD技术改进单翼迷宫式滴灌灌水器进口的结构,优化其水力性能.改进后的灌水器5个进口流量基本相同,流速分布也较为均匀.不存在超低流速区,能有效减少灌水器进口的沉积和堵塞,提高灌水器的抗堵塞能力,实现了多进口的安全保障功能.

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综述

深井泵的研究现状与发展趋势

施卫东，王洪亮，余学军，陆伟刚，李启锋

2009, 27(1): 65-68. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.01.015

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简要回顾了深井泵的发展历史.针对深井泵的研究情况,分别从其结构演变、水力设计方法、轴向力平衡方法等方面进行了较为详细的介绍.通过分析国内外深井泵的研究现状,指出了格兰富公司生产的冲压不锈钢井泵是具有广阔发展前途的产品,而采用专利技术"一种叶轮自身平衡轴向力的多级离心泵"生产的新型井泵代表了深井泵一个更新换代的优秀品种.同时指出利用数值模拟来进行平衡轴向力研究是一种有效的方法.

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