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• 2009年, 27卷, 第4期
  刊出日期：2009-07-30

    

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  泵理论与技术
  节水灌溉工程
  流体工程
  环境工程
  综述
  

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泵理论与技术
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  泵理论与技术

  双吸离心泵径向力数值分析

  赵万勇， 张亮， 雒军

  2009, 27(4): 205-209. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.001

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  应用CFD软件对某型双吸离心泵的内部流场进行了数值计算,给出了不同工况下叶轮出口与蜗壳耦合面静压沿周向、轴向的分布规律.通过对比试验曲线与数值计算外特性曲线,发现两者比较吻合,相对误差小于5%,且数值计算叶轮出口周向压力分布曲线与试验曲线趋势一致.采用径向力出口压力法计算模型,计算了各工况下离心泵叶轮所受的径向力及其分量.结果表明:应用数值计算结果而建立的离心泵径向力计算模型具有一定的准确性.小流量工况时,径向力随流量的增加而减少;设计流量工况附近时,径向力达到最小值且不为0;大流量工况时,径向力随流量的增加而增加.
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  泵理论与技术

  轴流泵叶轮进出口流场的测量

  张德胜， 施卫东， 关醒凡， 曹卫东， 冷洪飞

  2009, 27(4): 210-214. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.002

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  为了获得轴流泵内部流动的真实情况,设计了内部流动测量装置.运用五孔球形探针,对高效轴流泵在0.8Qopt,1.0Qopt和1.2Qopt工况下的叶轮进口和出口速度矢量分布、静压分布和总压分布进行了测量,并分析了不同工况下的轴面速度、环量、圆周方向分速度和压力分布等.测量结果表明:轴流泵模型进口在0.8Qopt至1.2Qopt工况范围内,流动稳定,进口轴向速度从轮毂到轮缘逐渐减小,且进口预旋很小,不同径向位置的静压基本相等.在最优工况下,轮毂与可调叶片间无间隙时,轴流泵叶轮出口基本呈现等环量流型,轴面速度呈现抛物线分布,且效率高.若轮毂侧存在间隙,间隙处的环量、轴面速度、压力和效率均明显下降.
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  泵理论与技术

  清洗机叶轮设计与试验

  曹卫东， 施卫东， 王敏， 李跃

  2009, 27(4): 215-219. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.003

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  在理论与数值分析基础上对清洗机的附着力进行了计算与分析,确定了新叶轮的设计流量,通过试验测定了清洗机过流量与水力损失之间的关系,并初步确定了清洗机新叶轮的设计扬程,在保证新叶轮与旧叶轮装配的互换性的基础上确定了新叶轮的设计转速,利用速度系数法设计了新叶轮,对新叶轮的运行特性进行了数值模拟与预测.试验结果表明:新叶轮使用后清洗机功率消耗大幅度降低72%,运行转速降低42%,清洗机依然附壁有力,运行平稳,内部泵组件的功率-流量特性曲线为缓降型.新叶轮达到了预期的目标,但出水盒与出水弯头依然值得进一步优化.
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  泵理论与技术

  潜水泵扩张式喷嘴排液装置的优化设计与试验

  朱荣生， 李继忠， 刘铭媛， 燕浩， 苏保稳

  2009, 27(4): 220-223. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.004

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   针对泄漏液体严重危及潜水泵安全的问题,在原非扩张式喷嘴排液装置的基础上,优化设计了一种具有扩张式喷嘴的在线排液装置.为了比较分别具有扩张式和非扩张式喷嘴的排液装置性能的优劣,设计了这两种形式的喷嘴,并设计了4种不同尺寸喉嘴距及6种不同尺寸混合管直径的排液装置;对各种不同的排液装置在同一试验台上分别进行了试验.试验结果表明,当排液装置的扬程为6 m时,具有扩张式喷嘴的排液装置具有更好的排液性能,其最佳工作压力为0.3 MPa,最佳喉嘴距为1.67倍喷嘴喉部直径之长度,最佳混合管直径为2倍喷嘴喉部直径.与非扩张式喷嘴排液装置相比较,具有最佳尺寸的扩张式喷嘴排液装置可以更好地解决潜水泵液体泄漏问题.
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  泵理论与技术

  基于正交设计法的旋流自吸泵泵体结构优化

  王春林， 刘红光， 司艳雷， 吴志旺， 易同祥

  2009, 27(4): 224-227. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.005

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  用正交设计法通过模拟试验对旋流自吸泵泵体结构参数进行了优化设计,设计了一个4因素3水平的正交方案,研究了泵体各几何参数对旋流自吸泵性能的影响.通过分析性能曲线对比图,找到了对于各个性能的最优方案.并通过对数值计算的数据进行极差分析,获得了各几何参数影响4个性能的主次顺序.通过对数据结果进行综合平衡分析和比较,得出了最优的参数组合.得出的最优参数组合不在原有设计方案中,因此根据分析结果对模型泵进行了再设计.将再设计方案与原有方案的性能作了对比,并判断其为最优方案.本模拟结果对旋流自吸泵性能优化设计有一定的参考价值.
节水灌溉工程
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  节水灌溉工程

  射流自吸喷灌泵喷嘴系数的理论推导与试验

  李红， 沈振华， 刘建瑞， 王超， 王涛

  2009, 27(4): 228-231. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.006

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  为了研究射流式自吸喷灌泵射流喷嘴的内特性,利用流体力学基本原理,对射流喷嘴阻力系数、流量系数进行了理论推导.设计了4种不同尺寸的射流喷嘴,对4种喷嘴的阻力系数、流量系数进行了理论计算,得到了不同出口直径下各系数的变化规律.对分别安装4种射流喷嘴的喷灌泵进行了自吸性能的试验.结合试验结果和各系数的变化规律,分析了射流喷嘴阻力系数和流量系数对射流式自吸喷灌泵自吸性能的影响.结果表明,随着喷嘴出口直径的增大,阻力系数减小,流量系数增大,自吸时间缩短,但达到一定程度后,卷吸作用减弱,自吸性能变差.
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  节水灌溉工程

  全射流喷头射流元件附壁频率

  向清江， 袁寿其， 李红， 刘俊萍

  2009, 27(4): 232-236. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.007

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  基于全射流喷头射流元件的工作原理和内部流动状况,分析射流元件附壁频率的影响因素.利用元件两侧压差大小,建立附壁频率计算式,通过射流元件壁面脉动压力测量获得的附壁频率试验数据,频率计算值与试验值符合较好.计算与试验结果表明,附壁频率随元件腔室容积增大,信号水导管长度的变长而减小,随喷头工作压力增大,信号水流量的增大而增大,对于PXH30全射流喷头射流元件,获得信号水流量与附壁频率的线性关系式.在无因次数计算与分析中,喷嘴雷诺数对斯特劳哈数影响较小,斯特劳哈数随欧拉数的增大而减小.附壁频率的研究能指导射流元件的设计和全射流喷头工作状态的调节.
流体工程
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  流体工程

  喷雾施药植株红外对靶试验

  陈志刚， 王玉光， 孟婷， 孙英琨

  2009, 27(4): 237-241. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.008

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  以实体植株为试验对象,对喷雾施药技术中红外对靶探测效果的不同影响因素进行实测分析,并在不同环境条件下对不同种类的植株进行试验研究.结果表明,植株外形、光照强度、探测器行走速度和植株间距对探测效果影响较为显著,而植株外形和光照强度的影响尤为明显.植株疏密度和光照强度与探测距离和探测范围均成正比.红外植株对靶更适用于枝叶茂密的大目标物且在较高光照强度下进行,同时在探测距离中点附近具有最好的探测分辨率,且对叶面反射率高的植株探测效果较好.探测器行走速度与个体植株能够被有效区分的最小间距之间满足线性关系.植株间距与探测器分辨率单调相关.温度和湿度对探测效果影响不大.不同植株红外对靶探测效果各具特点,但也具有普适规律.
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  流体工程

  气助式静电喷雾靶标物背部沉积特性

  吴春笃， 拾亚男， 张波， 蒋超峰

  2009, 27(4): 242-246. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.009

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  为了研究气助式静电喷雾中,药液雾化特性对其靶标背部沉积效果的影响,采用Ф80 mm的西红柿果实作为靶标,配制1 g/L的刚果红溶液模拟农药进行喷雾试验.运用OLID测试系统对不同施药条件(气体压力、静电电压、喷雾距离)下药液的雾化特性进行了测试,借助分光光度计定量分析靶标背部沉积量,结合试验结果对药液雾化特性与靶标背部沉积效果的关系进行了分析和讨论.结果表明:非静电喷雾时,雾滴不易粘附于标靶背部,与荷电喷雾时相比,背部沉积量较小可以忽略;在气动力和静电力的前后作用下,雾滴的粒径随气体压力、静电电压的增加而减小且分布愈均匀;增加气体压力、静电电压均可提高药液靶标背部的沉积量,其中静电电压影响最大;荷电喷雾时,雾滴的粒径愈小分布愈均匀有利于荷电药液在靶标物背部沉积.
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  流体工程

  运水烟罩内折射式喷头性能参数分析及试验

  何红勤， 袁寿其， 袁建平， 张杰， 刘晓凡

  2009, 27(4): 247-250. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.010

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  为了降低油烟对环境的污染,研究了运水烟罩内固定喷头的喷射雾化特性对运水烟罩油烟净化效果的影响.对弧面扇形折射式喷头和折射锥角分别为115°,120°,135°,140°和150°的直面扇形折射式喷头进行试验研究,测量了这6个不同型号的折射式喷头在5种不同工作压力下的流速、射程、喷洒面积、粒径大小以及水量分布等参数的变化情况,分析了雾化性能,探寻各参数之间的关系及变化规律.结果表明:流速、射程、喷洒面积均与工作压力成正比;雨滴粒径大小与工作压力成反比;喷头的最佳工作压力为0.30 MPa;直面折射式喷头比弧面折射式喷头油烟净化效果好;120°折射直面扇形喷头水量分布最均匀,雾化效果最好,喷洒面积最大.
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  流体工程

  一种新型差压流速流量计的研制与应用

  李彦军， 严登丰

  2009, 27(4): 251-254. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.011

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  应用圆柱绕流的基本理论,研制了一种新型绕流管差压流速流量计.用特制绕流管作取压元件,通过测定正对来流全压孔与特定偏角侧压孔流体压差来测定点流速或断面平均流速和流量.在一定绕流角度范围内,绕流压强系数不随雷诺数变化而变化,使得绕流管流速流量计的应用方便可靠,可在流道外标定而非原位标定,并且系统不确定度可控制在±1.0%以内.将绕流管流速流量计应用于南水北调东线工程解台泵站的1号和3号机组,并分别进行了流量现场测试.测试结果表明,现场实测的流量与经模型试验数据换算的流量之间,误差均在0.78 m3/s以内.在大型低扬程泵站的单泵流量现场测试中,绕流管插入泵叶轮前吸水室取压差,即可实现无等径直管条件水泵流速、流量测定.
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  流体工程

  半室外环境两相流低压雾化降温数值分析

  王军锋， 屠欣丞， 黄俏梅， 黄继伟

  2009, 27(4): 255-260. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.012

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  为了改善夏季半室外空间的环境舒适度,研究了一种节能环保的两相流低压雾化降温技术.利用CFD软件FLUENT对其降温进行了分析,结合半室外环境的气象条件,获得了20μm和40μm两种粒径液滴对降温效果的影响规律.根据半室外环境中的人群活动特征,对其降温效果进行了初步分析.结果表明:在半室外环境中,采用两相流低压雾化降温可以达到较好的降温效果,在1.7 m及1.2 m等两种人体感知区域范围内,采用20μm和40μm两种粒径的细水雾最高温度降幅可达3.5℃,有明显的降温感觉;采用两相流低压雾化降温,不会引起局部环境中相对湿度的明显增加,人体不会感觉到闷热潮湿.两种粒径的细水雾均能完全蒸发,降温增湿的幅度和范围基本相同,没有明显区别.
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  流体工程

  新型喷射式加热器的性能试验

  蔡琴； 童明伟， 沈斌， 白秀娟

  2009, 27(4): 261-264. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.013

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  提出了一种新型的多喷嘴结构的喷射式加热器,该加热装置由4个水喷嘴、蒸汽吸入室、4个混合喷管和扩散喷管组成.用试验方法研究了该加热器在低进汽压力下的引射性能和加热性能.试验的工作流体是9℃的水,引射流体是118~124℃的蒸汽,喷射加热器的进水压力在0.1~0.45 MPa范围内.试验结果表明:随着入口水压的升高,引射系数逐渐减小,出口水温降低;在入口水压一定的条件下,喉嘴距较大时引射系数较小;进汽压力越高,出口水温越高,最高加热温升达到85℃;当喉嘴距为38 mm时,其加热效率高达99%;该加热器在低压加热系统中,能够安全稳定运行;在密闭直接混合加热方式中,完全可以消除压力较高的过冷水流入压力较低的抽汽管道的危险.
环境工程
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  环境工程

  水泵橡胶密封件中PAHs的提取

  王洋， 王彩虹

  2009, 27(4): 265-268. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.014

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  分别采用索氏萃取和超声萃取两种样品前处理方法,将水泵橡胶密封件介质机体中多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,简称PAHs)和其他干扰物质分离开;利用气相色谱-质谱联用仪对萃取液中的PAHs进行定量分析,研究了不同萃取方法对水泵橡胶密封件中多环芳烃种类、回收率和分布的影响,发现两种萃取方法所得的PAHs种类是相同的,但采用索氏方法萃取出的PAHs总量、回收率以及极性和溶解度不同的PAHs质量浓度均高于超声萃取法.试验对比结果表明:在GC-MS分析条件下,索氏萃取法在提取水泵橡胶密封件中PAHs的能力上优于超声萃取法;超声萃取在高沸点PAHs的提取方面具有优势.因此,需根据被测目标PAHs的性质及样品情况的不同选择不同的样品前处理方法.
综述
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  综述

  水力机械空化空蚀问题的研究进展

  袁丹青， 陈向阳， 白滨， 丛小青

  2009, 27(4): 269-272. https://doi.org/10.3969／j.issn.1674—8530.2009.04.0

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  从水力机械空化现象的产生机理出发,综述了国内外空化空蚀问题理论分析、数值模拟和试验研究的现状,简要叙述了各种研究方法的优点和特点.通过分析归纳理论分析、数值模拟和试验研究这三者之间的内在联系,指出空化模型理论和可视化空化试验是目前的研究重点.在对相关研究进行总结的基础上,阐述了水力机械空化空蚀研究的发展趋势为,数值模拟理论和技术的深入完善、可视化技术的广泛应用和空蚀在线监测系统的开发;而空化空蚀问题的确切机理将是未来研究工作的重点.