排灌机械工程学报

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泵理论与技术

离心泵轴面流线分点的解析计算

严敬，王桃，李维承，阚能琪

2009, 27(3): 137-139. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.001

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为提高使用保角变换法绘型离心泵叶轮叶片的绘型精度和缩短计算周期,研究了在轴面投影图上前盖板流线含有两段相切圆弧的复杂条件下,沿下圆弧流线分点的计算原则与方法.以数学分析为基础,讨论了构成前盖板流线的下圆弧上第一个分点3种可能出现的位置特点,分别导出了每种可能条件下确定分点位置的超越方程.这些方程的解精确确定下圆弧第一个分点的位置,有效提高轴面流线上分点的位置精度,改善了叶片绘型的精确性和可靠性.所给方法能改变在保角变换法绘型叶片过程中,以手工在轴面上反复试运算取点及由此产生的叶片型线光滑性和连续性不够理想的状况.

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泵理论与技术

不同池形中推流搅拌器功率消耗的数值模拟

施卫东，田飞，曹卫东，陈斌，张德胜

2009, 27(3): 140-144. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.002

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利用FLUENT 6.0大型计算流体力学软件,采用非结构化四面体网格,动坐标系技术,k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对城市污水处理中,矩形、直圆管、渐进圆管和突变圆管等4种池形的水池进行了全池数值模拟.分析了池内流体的速度场,并对不同水池中污水处理搅拌器消耗的功率进行了数值计算与分析,对其性能进行了预测.计算研究发现,在满足规范的池内整体流速条件下,渐进圆管水池中搅拌器消耗的功率最小;直圆管水池内流体流动较为稳定,渐进圆管水池内流体流动效果次之,突变圆管水池内的流体流动效果最差.因此,渐进圆管水池和直圆管水池是较理想的污水搅拌水池.

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泵理论与技术

内装式矿用隔爆多级潜水泵设计

曹卫东，李跃，孙新庆

2009, 27(3): 145-149. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.003

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介绍了一种内装式结构的矿用潜水泵的设计方法,分析了底座进水孔、泵盖高度、涡室流道及泵出水口位置对泵水力性能的影响,并优化了这些过流部件的设计;叶轮设置浮动密封环,减少了密封环的泄漏量,可提高泵的容积效率;主轴底端设置导轴承,可减少转子的径向跳动;油室内特殊设计了一种双端面机械密封,保证双端面机械密封摩擦副端面比压始终大于弹簧比压.BQW80-180-90型3级叶轮矿用潜水泵的试验结果表明:设置浮动密封环与导轴承后,泵的流量及扬程参数稳定,整机效率比MT/T 671-2005规定值高8%,与普通橡胶波纹管的双端面机械密封相比,新的密封更加可靠.研究表明:新设计的矿用潜水泵效率指标理想,泵故障率大大降低,可靠性良好.

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泵理论与技术

反渗透海水淡化用提升泵的设计

胡敬宁，潘金秋，周广凤，周生贵，肖霞平

2009, 27(3): 150-153. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.004

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针对提升泵存在轴头力过大的问题,采用调整口环直径、前盖板加装辅助叶片、降低转速等方法进行轴向力平衡,对于2500 t/d反渗透海水淡化的提升泵,通过降低转速增加叶轮尺寸的方法来平衡轴向力使结构更趋合理.结合反渗透海水淡化的工艺流程,提出提升泵性能参数的确定方法.鉴于提升泵入口高压的运行环境,选择单级悬臂、双蜗壳、三推力轴承组合结构形式,采用较粗的轴径和较小的悬臂比,提高系统的稳定性.应用新型的上游泵送机械密封,通过100 h的运转试验,在较高的压力环境下运行,仍能保持良好的密封性能,且断面无接触,磨损量小,解决了高压环境下轴封反复失效的问题.

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泵理论与技术

反渗透海水淡化高压多级泵的轴向力平衡机构

柴立平，王俊，江志焜，肖霞平，周广凤

2009, 27(3): 154-157. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.005

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针对海水淡化高压多级泵产生较大轴向力的平衡问题,利用VB6.0编写海水淡化高压多级泵轴向力平衡机构的计算程序,设计了平衡盘与平衡鼓相结合的轴向力平衡机构.设计中使平衡盘具有较高的灵敏度,通过计算软件研究平衡盘外径与平衡鼓受力比的关系,最终确定平衡鼓受力比为70%,平衡盘灵敏度k的范围为0.23~0.28,由此确定了平衡机构各个部件的尺寸.为了避免平衡盘端面接触摩擦,在计算程序中研究了间隙b2与平衡力波动的关系,并且比较了计算程序所得泄露率与试验的结果,误差仅为5.11%.结果表明:海水淡化高压多级泵的平衡机构,有效解决了较大的轴向力平衡问题,试验所得泄漏量仅为流量的2.6%,远低于一般多级泵平衡机构的泄漏量.

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泵理论与技术

CB80-65-125船用冷却泵的改进设计与试验

刘建瑞，王董梅，苏起钦，徐永刚

2009, 27(3): 158-162. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.006

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为了适应船用泵的发展及使用条件,研制开发新型高效船用冷却泵,对CB80-65-125型船用泵进行了技术改造,并采用了FLUENT模拟泵内流场,进行优化改型设计.改进的新型船用冷却泵,叶轮叶片向吸入口前伸并剪薄,减小了进口直径.对改进设计后的泵,用Pro/E建立该泵内部流道的三维物理模型,采用标准k-ε模型、SIMPLEC算法,数值模拟并分析了泵设计工况点下叶轮进口附近流场、静压分布的均匀性及叶轮几何参数对泵性能的影响.试验结果表明,新型船用冷却泵设计合理,流道内流动、静压分布及相对速度的扩散都比较均匀,没有明显的漩涡及边界层分离现象;泵效率达到67.9%,比原型泵效率提高了4.4%;扬程达到20.8 m;结构简单,重量轻.另外,改进设计方法也可提高泵的抗汽蚀性能.

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泵理论与技术

旋流自吸泵气液两相流数值模拟

王春林，吴志旺，司艳雷，易同祥，刘红光

2009, 27(3): 163-167. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.007

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采用雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,使用多相流模型中的混合物模型,通过商用软件FLUENT,对自吸时旋流自吸泵内气液两相流场作了数值模拟.在对蜗壳流道和叶轮流道进行网格划分时,尺寸扭曲率为0.78.根据模拟结果,将泵内两相流场的静压分布,与单液相时的静压分布作了对比,并比较了叶轮内气相与液相相对速度的分布情况.另外,对含气率的分布情况作了分析.结果表明,自吸时气液两相状态下的静压稍小于单液相状态下的静压;泵内的主要流动是液相通过相间作用夹带气相的流动,液相速度略大于气相速度;靠近泵出口的两个叶道内,有气相的积聚,含气率较高.

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泵理论与技术

离心泵输送不同粘度流体的数值分析

潘中永，曹英杰

2009, 27(3): 168-172. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.008

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基于FLUENT数值模拟软件,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行离散,选用标准k-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法,对3种不同粘度流体在5种不同工况下分别进行数值计算,由数值计算结果分析得出离心泵内部三维流场随流体介质粘度的变化而变化的规律.同时,将3种情况下的预测扬程和效率进行对比分析,得出不同粘度流体对离心泵外特性的影响情况.相同流量下,随粘度增大,扬程降低.在设计工况点附近,效率随粘度变化相差不大,但在远离设计工况点时,随粘度变化的效率差别比较大.由模拟结果可知:采用不同粘度的介质时,离心泵内部压力和速度分布与采用清水介质得到的规律是基本一致的.

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泵理论与技术

基于单片机的磁力泵温度监测系统的设计

袁丹青，康仕彬，丛小青

2009, 27(3): 173-176. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.009

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针对磁力泵运转中多数故障及故障表现形式均与隔离套温度密切相关的特性,在分析磁力泵监控技术发展现状的基础上,结合磁力泵密闭式结构的特点,采用以单片机为核心技术,通过温度传感器对隔离套温度进行采样,将采样得到的模拟量通过转换电路,将温度信号放大修正,由A/D转换器转化为数字量,并由CPU读入单片机对磁力泵运行过程中隔离套温度状态进行实时监测,实现了温度数值实时显示、高温越限报警及停机保护.试验结果表明,该系统运行稳定、响应迅速准确,对磁力泵故障预防与诊断,确保磁力泵系统安全可靠运行,具有一定的实用价值.

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泵站工程与给排水

蔺家坝灯泡贯流泵机组水力性能及结构分析

秦钟建，伍杰，张仁田

2009, 27(3): 177-180. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.010

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蔺家坝泵站作为我国首座采用齿轮箱传动的大型灯泡贯流泵机组的泵站,为使水泵装置具有较优的水力性能,采用CFD仿真技术对该灯泡贯流泵机组的流道进行了优化设计和计算,并与水泵装置模型试验结果进行了比较;重点分析了灯泡体的支撑结构、叶片调角机构、主轴密封装置、轴承布置、齿轮箱及同步电动机等主要设备的结构设计.结果表明:CFD仿真技术应用于灯泡贯流泵机组的水力性能优化是可行的,蔺家坝泵站采用大型灯泡贯流泵机组,在设计净扬程2.4 m工况下,水泵装置效率达到78%,且气蚀性能良好,技术参数均达到了南水北调东线工程的要求;大型齿联传动灯泡贯流泵机组的成功运行,为国内其他大流量低扬程泵站的机组选型、设计及制造提供了可借鉴的经验.

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节水灌溉工程

运水烟罩内折射式喷头正交试验

何红勤，袁寿其，张杰，刘晓凡，顾伟华

2009, 27(3): 181-183. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.011

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针对运水烟罩内喷头性能对运水烟罩油烟净化效果的决定性影响,对直面扇形折射式喷头进行了正交试验,研究运水烟罩内折射式喷头结构参数、工作参数及水力性能之间的关系.试验采用四因素四水平正交表,利用综合评分法对运水烟罩内直面扇形折射式喷头的射程、喷洒面积、雨滴粒径等多项指标进行综合评价.结果表明:影响喷洒性能的主次顺序为工作压力、孔口直径、折射面高度、折射面角度;运水烟罩内的最佳工作压力为0.3 MPa;结构参数孔口直径和折射面高度均为1 mm,120°折射直面扇形喷头水量分布均匀,雾化效果好,喷洒面积大,油烟净化效果最好.

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检测技术与自动化

基于ZigBee与GPRS的无线水文监测系统设计

李正明，侯佳佳，潘天红，廖康

2009, 27(3): 184-189. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.012

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针对水文监测系统的要求以及水文监控网络化的需求,分析了国内水文监测系统的发展状况,提出将无线传感器网络应用于水文水利监测系统中.介绍了基于ZigBee与GPRS无线传感器网络的水文监测系统的结构组成和适用于水文监测的ZigBee无线传感器网络拓扑结构.在硬件设计中,分别采用单片机和ARM微处理器与CC2500配合设计网络节点;在软件设计中,移植TinyOS操作系统和ZigBee协议栈,搭建软件开发平台.系统测试结果表明:ZigBee网络通信距离满足大部分水文监测需求,具有较高的可靠性及可扩展性,能方便的实现水文监测的网络化,其与GPRS技术优势相结合,是实现无线水文监测的一个非常理想的解决方案.

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检测技术与自动化

城市排水在线监测系统的应用

盛平，喻一萍

2009, 27(3): 190-195. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.013

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探讨了城市排水监测方法及在线监测系统开发的必要性.介绍了镇江市排水管网和污水泵站的分布情况和监测要求,以及镇江市实时监测和自动控制系统的组成、数据处理情况;介绍了监测数据的无线传输方式,即GPRS无线传输系统的特点;介绍了在线监测仪器仪表等设备的选用情况.介绍了监测系统数据的实时显示原理.通过分析表明,GPRS尤其适用于各监测点所采集的数据与中心主机的通信.该市实时监测和自动控制系统可以实现全天候观测污水排放数据,了解pH值、流量、水位等数据的实时变化.通过该系统对部分重点排污企业监控点进行的观测结果表明,强酸强碱污水的偷排,不仅对城市排水管网、泵站以及污水处理厂的设施产生腐蚀危害,还会影响污水处理微生物的活性,降低污水处理能力.

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流体工程

添加剂湍流减阻流动的传热特性数值计算

李昌烽，许世铎，冯晓东，王迎慧

2009, 27(3): 196-199. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.014

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采用雷诺应力模型和Cross粘度方程,对二维轴对称圆管内湍流流动的聚丙烯酰胺稀溶液(PAM)的流场和温度场进行了数值模拟.在数值计算结果的基础上,系统研究了流速对减阻流体的减阻性能和传热特性的影响.结果表明,减阻流体的减阻率和传热降低率随流速的增大逐渐增大到渐进值,而且传热降低率恒大于减阻率.减阻流体柯尔本(Colburn)因子与摩擦系数的对比结果表明柯尔本比拟,特别是在较低流动雷诺数下有较大偏差.

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流体工程

机械密封密封腔的流场及温度场

孙泽刚，黄文权

2009, 27(3): 200-203. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.03.015

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为了对密封腔内流体的温度和流场分布有直观的了解,运用FLUENT软件对密封腔内流场的温度和压力进行了数值模拟计算.计算以N-S方程为基础,采用标准k-ε方程的湍流模型,对密封运转稳定状态下,密封环温度场及密封腔内流场的温度、速度、压力分布进行了分析计算.结果表明,密封腔内流体温度变化不大,在壁面处温度有所变化;流体在壁面处的流速比其在腔体内的速度小,但流速基本是线性连续的;轴上压强分布基本平衡,但密封腔截面面积变化较大时,将造成压强局部突变.分析计算的结果与试验测试的结果,两者的误差在6%~17.5%之间,基本吻合,表明数值模拟可以对难以观察的流场内变化进行可视化计算.

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