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过刊目录

  • 2016年, 34卷, 第8期
    刊出日期：2016-08-25
      
  • 全选
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  • 叶轮参数对泵出口压力脉动的影响
    柴立平, 叶欢, 任志明, 李辉
    2016, 34(8): 645-650. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.15.0247
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    为了研究串并联泵出口处的振动特性,采用快速傅里叶变换和多相干分析方法,首先进行了两参数三水平的正交试验,评价了叶片数和叶片出口安放角对叶轮出口处压力脉动的影响,然后对叶轮出口压力信号进行拟合,首、次级叶轮出口压力信号拟合度分别为0.809 6和0.818 0,泵出口压力信号拟合度为0.719 4.运用多相干分析方法给出了首级叶轮和次级叶轮对泵出口处压力脉动的主次影响,研究结果表明:在频域上,叶轮出口处压力峰值均出现在倍叶频处,符合转频规律;首级叶轮叶片数对泵出口压力脉动影响最大;泵出口处压力脉动频域主峰幅值随着叶片数的增加而减小.研究结果对串并联泵的设计和应用提供了理论依据和参考.
  • 转速对核主泵空化特性的影响
    付强, 张本营, 朱荣生, 曹梁
    2016, 34(8): 651-656. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.15.0170
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    为研究转速对核主泵空化性能及进口流态的影响,应用理论分析、数值计算和试验研究的方法,对AP1000核主泵进行不同转速下的数值模拟和空化试验,得到3种频率30,40,50 Hz下不同流量(0.7Qd,1.0Qd,1.3Qd)时的空化特性,并对叶轮进口截面静压分布与泵流动性能的影响关系进行分析.结果表明:转速对小流量工况下泵的空化性能影响较大;随着转速的降低,小流量工况下,空化性能曲线趋势变化比大流量工况下明显;在不同转速的额定流量下,转速较大时,模型核主泵在装置临界空化余量(NPSHC)减小时更容易接近临界空化状态;在转速较小时,临界空化余量(NPSHC)较小,且一旦发生空化,其扬程曲线斜度下降也相对平缓;在额定转速下,模型泵在大流量时更容易接近临界空化状态;随着转速和流量的减小,更容易造成模型泵在开始试验阶段进口处产生回流,扰乱进口的流场,从而造成局部空化严重.
  • 口环间隙对诱导轮离心泵空化流动和性能的影响
    肖丽倩, 黎义斌,, 刘宜,, 毕祯, 赵伟国,
    2016, 34(8): 657-664. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.15.0238
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    为了研究口环间隙对前置诱导轮离心泵空化性能的影响,基于RNG k-ε湍流模型和Rayleigh-Plesset方程均相流空化模型,以前置诱导轮离心泵为研究对象,选取口环间隙为0.15,0.25,0.40和0.60 mm这4种方案对其进行空化流动数值计算,并与试验结果对比分析.研究结果表明,口环间隙大小对诱导轮离心泵的外特性和空化性能影响较大,随着口环间隙的增大,总扬程效率和叶轮扬程效率均减小,与口环间隙为0.15 mm时相比,总扬程效率和叶轮扬程效率分别降低了0.60%和4.21%,效率分别下降了6.50%和9.32%;而口环间隙的增大使得诱导轮扬程和效率均增加,分别增大了29.86%和28.40%.另外,随着口环间隙的增大,空化性能曲线出现波动现象,间隙越大,波动越明显;离心泵主叶轮工作面靠近前盖板出现云状空泡分布,空化不稳定,间隙越大,空化越不稳定,临界空化数越大.经分析,引起空化不稳定性的因素可能有: 口环间隙出口处泄漏高压流体对主流的冲击;口环附近空化的发生以及诱导轮空化引起叶片出口液流角的变化.
  • 导叶叶片数对多级离心泵压力脉动的影响
    马新华, 冯琦, 蒋小平, 王伟, 陆伟刚
    2016, 34(8): 665-671. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.15.0169
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    为了研究叶轮叶片数与导叶叶片数有无最大公约数对多级离心泵内部压力脉动的影响,在保证设计点外特性基本不变的前提下设计了4种不同叶片数的导叶,基于标准k-ε方程,应用CFX软件对M120多级离心泵的设计点工况进行定常和非定常计算,得到次级泵体叶轮和导叶内各监测点的压力脉动时域图和频域图.结果表明:数值模拟结果与外特性试验结果相吻合,证实了数值模拟的可行性.叶轮与导叶叶片数存在最大公约数的匹配方式对多级离心泵内部静压分布有影响,主要表现为正导叶进口边周向压力分布呈现周期性分布规律.导叶内部压力脉动主要受叶轮叶片数的影响,叶频在流动诱导振动中起主导作用.导叶叶片数对多级离心泵内部压力脉动影响较大,导叶内部压力脉动幅值随导叶叶片数的增加而增大.
  • 水泵水轮机在水轮机工况下压力脉动特性
    钱忠东, 陆杰, 郭志伟, 张建军
    2016, 34(8): 672-678. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.15.0250
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    为了研究水泵水轮机在水轮机工况下的压力脉动特性,采用SST k-ω湍流模型对模型水泵水轮机在水轮机工况下的三维非定常湍流进行模拟.在试验验证的基础上,通过调整活动导叶的开度以实现机组不同的运行工况,分析了3种流量工况下导叶、转轮和尾水管内的压力脉动规律.结果表明,尾水涡带形态和旋转方向对机组压力脉动的影响很大:在小流量工况下,尾水涡带为螺旋状,旋转方向与转轮转动方向相同,转轮出口产生强烈的低频压力脉动,转轮叶片上的压力脉动频率约为转轮转频的0.62倍,尾水管压力脉动主频约为转轮转频的0.36倍;在最优工况和大流量工况下,尾水涡带变为管状,转轮出口压力脉动幅值变小,在转轮叶片表面检测到与尾水管压力脉动主频相同的压力脉动;大流量工况下涡带旋转方向与转轮旋转方向相反,尾水管内压力脉动的最大值出现在弯肘段区域.
  • 大型排水泵装置空化区间的数值计算
    燕浩, 柴立平, 李跃, 李强, 石海峡
    2016, 34(8): 679-685. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.15.0256
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    为了研究大型排水泵装置空化区间,基于SST k-ω湍流模型,应用Rayleigh-Plesset模型对泵装置内部空化进行描述,结合模型泵试验验证数值模拟结果准确性.重点分析了泵装置相同水位不同流量系数δ下的空化分布规律、空化体积分数以及大流量系数下叶片表面受力分布规律.结果表明:设计水位下,δ≥0.8和δ=1.0时泵装置叶轮非空化运行角度分别为-8°~ 0°和-8°~+6°; 与设计水位相比,泵装置进水池水位降低会增大空化区间,反之将会减小;相同流量系数下,叶轮运行角度偏离0°越大,空化现象越严重,空化体积分数越大;进口水位达到最高防洪水位,非空化区间的最大运行工况为Q=28.75 m3/s(+8°);大流量系数下运行时,叶轮表面总压分布随着叶轮运行角度的增大而增大.本研究结果为大型排水泵装置稳定运行提供参考.
  • 后混式磨料射流喷嘴内部流场模拟及分析
    龙新平,, 刘琦,, 阮晓峰,, 陈正文, 薛胜雄, 武子全
    2016, 34(8): 686-692. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0028
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    为了对后混式磨料射流喷嘴内部流场与颗粒运动情况进行研究,基于欧拉-拉格朗日方法对喷嘴内的气液固多相流动进行了数值模拟,通过考虑磨料的形状因子以及其与壁面发生碰撞时的能量损失,采用离散相模型对颗粒轨迹进行了追踪计算和统计分析.研究结果表明:空气在聚焦管入口附近有较大的切向速度,从而拖拽颗粒进行圆周运动,由此产生的离心力将增大颗粒在该区域与壁面发生碰撞的概率,加剧颗粒对该处喷嘴壁面的磨损;通过适当增大聚焦管的长度能够有效耗散空气的周向运动,可避免颗粒在出口处获得较大的切向速度,磨料颗粒形状因子的减小能够增强磨料颗粒的加速过程,而喷嘴的磨料颗粒入口速度对颗粒出口速度的影响极小.
  • Analysis of flow response to fluctuation ofrotational speed in a radial impeller
    XIAO Jun, ZHAO Yuanyang, SHU Yue
    2016, 34(8): 693-702. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.15.1130
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    By discretizing the convection terms with AUSM+up scheme in the rotating coordinate system, a finite volume analysis code based on multiblock structured grids was developed independently so as to realize the numerical solving of internal flow fields of turbomachineries. Taking an unshrouded radial impeller with the working fluid of water vapour as the research object, the flow response to the fluctuation of rotational speed was calculated. By comparing the surface pressure profiles and velocity contours calculated by the code and commercial software respectively, the accuracy of flow solver was verified. The analysis of flow response data indicates that, as the working condition shifts closer towards the surge boundary, the response of flow parameters such as mass flow and aerodynamic torque will be more nonsynchronous with the fluctuation of rotational speed, and also the influence of density variation on mass flow variation will be smaller. Moreover, the transient variation region of working condition performance will deviate farther away from the steady performance curve as the working condition approaches the surge boundary. Compared to the working conditions with small mass flows, the distribution characteristics of pressure difference load on the blade surface vary little under large mass flow conditions. The reduction of fluctuation amplitude of rotational speed exerts no influence on abating the hysteresis of flow response.
  • 泾惠渠灌区作物需水量特征及影响因素分析
    宋扬,, 李慧,, 周维博,, 董起广
    2016, 34(8): 703-708. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0024
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    通过CROPWAT模型分析泾惠渠灌区冬小麦和玉米蒸发蒸腾量及灌溉需水量的变化,同时运用SPSS软件,计算灌区作物需水量与气象因子的相关系数,分析结果表明:冬小麦整个生育期蒸发蒸腾量平均值为634.04 mm,蒸发蒸腾量最高峰出现在4月中旬—5月中旬,灌区各分区蒸发蒸腾量趋势基本一致;玉米蒸发蒸腾量平均值为525.22 mm,蒸发蒸腾量高峰期出现在7月中旬—8月下旬,其中三原最大为535.97 mm,富平最小为514.68 mm;灌区冬小麦在播种—越冬期灌溉需水量最低,返青—拔节期需水量增加;灌区玉米在拔节—抽雄期需水量增加,灌溉平均需水量为133.04 mm;7月—8月为籽粒形成乳熟期,需水量为359.15 mm,至9月下旬,玉米灌溉需水量下降;灌区作物需水量与气温呈正相关,与降水呈负相关,与风速和相对湿度相关性较小,气温、日照时数和相对湿度是影响作物需水量的主要因素.
  • 农田地表径流总磷流失特性试验
    朱昊,, 童菊秀,, 夏传安,, 李佳韵,, 胡晓农,, 袁永坤
    2016, 34(8): 709-714. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.15.0284
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    为了阐明农田地表径流引起的磷流失的过程和特征,在上海市青浦区一试验田采用不同的施肥方式,通过模拟降雨试验研究地表径流不同阶段中总磷流失状况.结果表明,在降雨-径流-土壤系统中,随着稳定强降雨的持续,总磷在径流前期阶段迅速流失而后期阶段流失较慢,前者的流失强度约为后者的3倍;虽然径流前期总磷流失强度大,但由于其持续时间远小于后期阶段,故后期反而有更大的总磷流失量,约为前期的1.5倍.经计算总磷流失量与径流量相关性系数接近于1,可见二者相关性显著,总磷流失量受径流量影响较大.不同施肥方式下总磷流失状况不同,顺着径流方向施肥会使土壤中的磷素更易于流失,其径流中总磷的峰值浓度约为垂直径流方向施肥时的2.5倍.研究结果对有效控制农田磷流失及相应的水体面源污染具有重要的参考意义.
  • 不同水量交替灌溉对木薯产量和水分利用的影响
    赵馀, 杨启良, 王亓剑, 刘小刚, 王卫华
    2016, 34(8): 715-721. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0032
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    为探讨作物旱后复水的补偿效应,采用不同水量交替灌溉方式研究木薯的生长、产量及水分利用效率的变化规律,设计了5种水分处理模式,分别为3种常规灌水处理(T1,T2和T3处理的灌水定额分别为10,20,30 mm)和2种交替灌水处理(T4处理:即对灌水定额10和20 mm进行轮回交替;T5处理:即对灌水定额10和30 mm进行轮回交替).结果表明:与T2处理相比,T5处理的总叶面积、总干物质质量、产量和水分利用效率分别显著增加31.1%,20.3%,64.6%和114.0%.与T3处理相比,T5处理节水33.3%,其总干物质质量下降较小,而根系干物质质量、水分利用效率和产量分别显著增加11.2%,119.0%和13.3%.因此,T5处理是有利于木薯产量和水分利用效率提高的最佳灌溉模式.
  • 新疆绿洲盐碱滴灌区域荒地土壤盐分变化
    李文昊,, 王振华,, 郑旭荣,, 张金珠,
    2016, 34(8): 722-729. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.15.0187
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    为研究新疆绿洲区盐碱地应用膜下滴灌技术是否对荒地土壤盐分质量比及组成产生影响,以新疆典型盐碱绿洲区域(玛纳斯河流域下野地灌区)膜下滴灌棉田之间荒地为例,通过2009—2013年的定点监测,分析了年际间0~140 cm土层盐分及盐分离子变化.研究结果表明受滴灌棉田灌溉影响,地下水位提升以及地下水矿化度增加,造成新疆绿洲盐碱滴灌区域荒地土壤盐分在4月中旬至10月中旬的增加量大于10月中旬至翌年4月中旬的降低值,盐分和SO2-4,Cl-,Mg2+,Ca2+,Na+以及Cl-/SO2-4和钠离子吸附比都在逐年递增;荒地土壤碱度逐年提升,阴阳离子组成也在逐年变化,但试验期间内研究区域荒地盐碱土类型一直属于氯化物-硫酸盐盐土.滴灌技术在绿洲区推广后,区域内的荒地成为农田排出盐分重要的聚集场所之一.
  • 人类活动对区域地下水水位影响分析
    刘志勇, 刘东,,,, 刘文婷, 罗天琦
    2016, 34(8): 730-736. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.15.0242
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    为量化表示抽象的人类活动对地下水水位影响程度,以黑龙江省农垦牡丹江管理局下辖各农场为研究区域,选取机井数量、农作物播种面积、地下水灌溉面积等9个因子作为人类活动影响地下水水位的评价指标,采用逼近于理想解的排序法(TOPSIS法)建立影响程度评价模型,量化分析了牡丹江管理局下辖各农场2000—2013年人类活动对地下水水位影响程度时空变化特征.研究结果表明:八五五、八五一〇、八五一一、兴凯湖、海林和宁安农场人类活动对地下水水位多年平均影响程度最弱;八五七和云山农场影响程度适中;庆丰和八五八农场影响程度较高;八五〇、八五四、八五六农场影响程度最为严重.空间上大体呈现由东北向西南方向逐步减弱趋势;时间上大体呈现2000—2003年影响程度逐渐增强,2004—2013年影响程度逐渐减弱趋势.