排灌机械工程学报

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泵理论与技术

基于数值模拟的V形管压电泵优化设计

何秀华，杨嵩，邓许连，毕雨时

2009, 27(2): 69-72. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.001

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分析了V形管内的流动损失,并初步优化V形管无阀压电泵结构,利用CFD软件对改进前后的V形管内流场进行了数值模拟,结果表明:直角汇流管口改为圆角后的V形管流阻系数有了明显提高.通过对比改进前后两种V形管流场速度矢量图,发现圆角V形管可抑制正向流动时管内回流和漩涡的发生,减小流动损失.对不同圆角半径的V形管内流场进行数值模拟,得到不同圆角半径V形流管的流阻系数,表明较大的圆角半径可有效地提高V形管流阻系数,即提高了V形管无阀压电泵的效率.此优化设计可为V形管压电泵的进一步改进提供思路.

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泵理论与技术

三角形迷宫螺旋泵内部流场数值计算及试验

王春林，张浩，彭娜，赵佰通，郑海霞

2009, 27(2): 73-77. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.002

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在三角形迷宫螺旋泵理论分析基础上,运用商用计算软件FLUENT,采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,运用基于非结构网格的SIMPLEC算法,对清水状态下三角形迷宫螺旋泵内三维湍流场进行了数值模拟,从而得到了螺旋泵内部流动的主要特征和外特性变化规律.根据试验结果得出泵的外特性曲线,并与数值模拟计算的结果进行比较,发现两者的外特性规律非常一致,这说明所采用的计算模型基本符合泵内部流动的实际情况.研究结果可用来了解三角形迷宫螺旋泵的内部流场特征,为螺旋泵的设计、改进和优化提供有益的参考.

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泵理论与技术

清洗机器人过流部件流动分析与优化设计

施卫东，王敏，曹卫东，张德胜

2009, 27(2): 78-82. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.003

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对清洗机器人原有过流系统进行了分析,针对其效率低、成本高等缺点,重新设计了叶轮和出水盒.采用SIMPLE算法及标准k-ε湍流模型,把清洗机器人过流系统作为一个整体,对不同优化方案下的流场进行了数值计算.在出水盒不同位置安置挡水块进行优化的方案下,讨论了功率消耗、湍动能和效率等参数的变化.试验结果表明,新设计的流线型叶轮与新出水盒配合使用后,过流系统内部流动稳定,效率高,明显地减少了清洗机器人的功率消耗,降低了电机的转速,降低了清洗机器人的生产成本,延长了清洗机器人的寿命.

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泵理论与技术

基于FLUENT的单-双涡室离心泵径向力分析

刘建瑞，徐永刚，苏起钦，王董梅

2009, 27(2): 83-86. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.004

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以某电厂3715L型脱硫泵为模型,应用商业软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对单-双涡室离心泵内部流场进行模拟,分析了这两种泵静压力和速度场的分布规律,并对径向力进行了计算分析.通过对比分析发现,单涡室离心泵在非设计工况点时隔舌两侧区域出现较大压差,作用于叶轮产生径向力,小流量时叶轮出口出现不对称的高速流体;双涡室结构能够有效地改善非设计工况点时压水室能量的转化,小流量时叶轮出口的高速液体呈对称分布,从而降低了压水室压差,起到了平衡径向力的作用;通过计算发现,偏离工况点时双涡室结构设计能有效地减小径向力.数值模拟的结果与现有理论的基本吻合,实际运行情况稳定,可以为更好地认识和设计双涡室离心泵提供依据.

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泵理论与技术

粘度对离心泵内部尾流的影响

刘宜，宋怀德，陈建新，惠伟安

2009, 27(2): 87-90. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.005

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利用试验测得输送粘性油时离心泵叶轮内部流动特征,在不同工况下观察到叶片吸力面附近流动发生分离形成尾流的变化差异,随着流体粘度的升高,叶片压力面附近的流体向叶轮出口流去而不断加速,直到叶轮出口为止.在叶片的吸力面附近促使尾流的形成,两叶片之间截面相对速度与中心区存在差异,加速尾流并分离形成了旋涡.由叶轮内部流动属于分离流动模型,叶轮是对流体粘度反应最灵敏的过流部件,并且其水力损失具有突变性.在试验过程中改变叶轮的一些性能参数会影响试验性能,为了提高叶轮输送粘性介质时的水力性能,必须采取适当方法削弱或消除分离的尾流.为进一步研究输送粘油泵时的水力性能和优化设计方法提供借鉴.

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泵理论与技术

基于LabVIEW的泵装置特性的自动测试

汤跃，骆寅，许燕飞

2009, 27(2): 91-94. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.006

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针对采用经验公式计算泵装置特性易产生偏差的现状,提出了一种实测泵装置特性的方法.通过吸入管吸水断面、泵吸入口断面以及泵出口断面、阀后断面的能量方程,推导了装置的管路特性公式.采用变频器调节流量,测量公式中相关参数,可以确定管路损失;再测量装置末端压能和所提升的高差,并拟合各数据点,可以得到泵装置的实际特性.用NI虚拟仪器、LabVIEW编程平台组成了测试系统,将推导的模型公式及相关数据编入图形化程序,便能根据数据点自动生成装置特性曲线,实现泵装置特性的自动测试.与传统经验计算所得的特性曲线相对比,本研究所得曲线基本吻合.

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泵理论与技术

圆盘泵叶轮结构改进及固液两相流的数值模拟

李斌，戚蒿，郭岳新，司岩

2009, 27(2): 95-99. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.007

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针对混输圆盘泵在输送原油介质时存在的扬程和效率低下的状况,在原有叶轮的基础上进行了结构改进,并采用欧拉多相流模型,标准k-ε湍流方程与SIMPLE算法对改进后的圆盘泵内部固液两相湍流进行了数值模拟,得到泵内流场压力和速度的变化规律,以及不同固相颗粒浓度与泵的扬程、效率和出口质量流量的关系曲线.结果表明:流体在从泵进口到出口的过程中,静压和总压持续上升,最高压力出现在蜗壳螺旋段与扩散段结合处的外壁面处;固相颗粒主要集中在叶片工作面,从而会加剧叶轮叶片的磨损破坏速度;泵的扬程和效率随着固相颗粒浓度的增大而略有增加,通过比较改进前后圆盘泵的扬程曲线发现,改进后的泵的扬程提高明显.

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泵理论与技术

基于CFD的反渗透海水淡化高压泵的性能预测

宫恩祥，周生贵，肖霞平，王俊，杨孙圣

2009, 27(2): 100-104. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.008

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运用FLUENT软件,在双参考坐标系下,采用基于雷诺时均的Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,对万吨级反渗透海水淡化高压泵的6组水力模型的叶轮与导叶组合的内部流场进行了数值模拟和性能预测,并挑选出两组效率高的水力模型制作成2台单级模型泵进行试验研究.结果表明:根据计算的数据预测该泵单级的特性曲线,并与试验数据进行了比较,两者在高效区流量-扬程曲线比较接近,误差在工程应用允许范围内.CFD计算中没有计入容积损失和机械损失,实测轴功率普遍都要比模拟轴功率稍大,进行修正后试验所得出的效率和模拟所得到的效率接近.经试验模型泵的效率接近80%.

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泵理论与技术

海水淡化多级泵轴向力试验

何玉杰，周广凤，潘金秋，杨孙圣，王俊

2009, 27(2): 105-110. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.008

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针对叶轮轴向力计算方法有多种,且不同经验公式计算的轴向力相差很大的情况,通过对海水淡化多级泵的单级模型泵进行轴向力试验,找出泵腔压力分别与泵流量、扬程以及泵腔径向尺寸的关系,并对传统轴向力理论计算公式进行修正.通过分析可知,轴向力传统理论计算公式的计算结果与轴向力试验数据有一定的差距,这主要是由于传统理论计算是在泵腔内液体以叶轮旋转角速度之半(ω/2)旋转的假设条件下得到的;但两者轴向力的变化趋势相同,均在关死点处达到最大值.用修正的理论公式得到的值与试验值在各流量点、各半径处均能较好的符合.

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泵理论与技术

直线共轭内啮合齿轮泵齿轮接触强度的有限元分析

袁丹青，康仕彬，丛小青，刘梦仙

2009, 27(2): 111-114. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.010

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针对采用传统经验公式分析计算齿轮泵齿轮接触强度存在计算过程相当复杂、繁琐,误差较大的问题.在分析齿轮受力情况基础上,采用有限元法对直线共轭内啮合齿轮泵齿轮接触强度进行计算,并与经验公式计算的接触强度进行比较分析.结果表明,两种方法计算结果基本吻合,证实了采用有限元法分析计算的可行性与优越性,为直线共轭内啮合齿轮泵齿轮的设计、选材提供了一种新的方法,具有一定的工程应用价值.

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泵理论与技术

基于FLUENT的无过载离心泵改型及性能预测

王洋，何文俊

2009, 27(2): 115-118. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.011

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探讨了降低离心泵轴功率,避免配套电机过载的方法和措施;提出了采用堵塞部分流道的方法,来降低离心泵的轴功率.在利用商业软件FLUENT对离心泵进行性能预测的基础上,对IS50-32-160型离心泵的叶轮流道进行了两次堵塞尝试.第2次流道堵塞尝试,在堵塞了1/4左右的平面流道,两叶片间流道有效部分的出口和进口面积比改为1.16后,最大轴功率较堵塞流道前降低了10.4%,并呈现出无过载特性.两次堵塞对比的结果表明,采用正确的堵塞流道方法可以降低离心泵的轴功率,提高离心泵的效率;正确的堵塞流道方法应该考虑流道堵塞率以及两叶片间流道有效部分的出口和进口面积比.

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泵理论与技术

旋流自吸泵气液分离室结构对性能影响的预测

崔玉松，司艳雷，易同祥，吴志旺，王春林

2009, 27(2): 119-123. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.012

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针对旋流自吸泵的气液分离室是影响泵性能的重要因素.应用FLUENT软件,选用标准k-ε模型和多重参考坐标系模型,对旋流自吸泵内部三维不可压缩湍流定常流场进行了数值模拟,得到了气液分离室内部流场分布情况,并对其分布规律进行了分析.建立了性能预测模型,对不同分离室高度下的模型进行了性能预测,并将预测结果进行了对比研究.结果显示:分离室对泵基本性能影响较大,在小流量区分离室高度对效率影响很小.为了得到最好的综合性能,对于某一方案,分离室的高度存在一个最佳值.最佳值的选取可以通过CFD进行性能预测,根据对比结果进行估算.

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泵理论与技术

脱硫泵固液两相流动的数值模拟与磨损特性

李昳，何伟强，朱祖超，张玉良，崔宝玲

2009, 27(2): 124-128. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.013

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采用k-ε-Ap模型模拟了脱硫泵内固液两相流动,并对3种直径的颗粒浓度分布、速度分布及磨损特性进行了研究.结果表明,不同直径的固体颗粒在叶片压力面上的体积浓度均比吸力面上高,其浓度随颗粒直径增加而增加;在蜗壳中,颗粒主要分布在蜗壳近壁处,并随颗粒直径增大而浓度增加.其相对速度矢量方向基本沿叶片表面,与叶片相切,因此在叶片上主要发生滑动磨损;固体颗粒以较小角度与蜗壳壁面相碰撞,随颗粒直径增大,角度略有增加,在离心力的作用下,固体颗粒以较大径向速度挤压蜗壳壁面,并沿蜗壳周壁向出口运动,导致蜗壳发生严重滑动磨损;颗粒在蜗壳隔舌附近的运动比较紊乱,导致在隔舌部位主要发生冲击磨损.数值模拟结果与实际磨损情况比较吻合,表明所采用的计算方法是可行的.

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泵站工程

大型立式水泵机组推力瓦性能分析及改进设计

孙明权，仇宝云，阚永庚

2009, 27(2): 129-133. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.014

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分析了大型立式水泵机组中主电动机推力瓦的性能,以此来阐明江都水利枢纽第四泵站主电动机巴氏合金推力瓦的烧损故障原因.结合机组本身的实际情况,采用弹性金属塑料瓦替代巴氏合金瓦,对电机推力瓦进行改进设计.根据弹性金属塑料瓦的实际应用情况,通过与巴氏合金瓦进行比较分析,提出了弹性金属塑料瓦的优点及其使用注意事项.实践证明:改进设计后,在瓦面质量合格的情况下,机组运行稳定,瓦温保持在30℃左右(此时冷却水温度为20℃左右);该站首台使用塑料瓦的7号机组已安全运行20 000 h以上,瓦面平均磨损量小于0.05 mm,基本上消除了出现烧瓦故障的可能性.

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综述

发展我国风力发电

高良润

2009, 27(2): 134-136. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.02.015

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论述了我国能源发展的基本方针,即:节能为本,多元发展,通过科学用能和积极开发国内外资源,为建立充足、清洁、经济和安全的可持续发展的能源结构打下基础.介绍和分析了世界风力发电概况、我国风力发电概况、我国风力发电机组研制概况.截至2005年,我国排名世界第5位、亚洲第2位;我国风电机组的研制一般是引进与合作制造.论述了我国风力发电的发展方向,即我国大型并网风电机组的研制要走引进、消化、吸收、创新的自主开发道路;今后要积极开发大容量海上风能资源,建设海上风力发电场.

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