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    泵理论与技术
  • 泵理论与技术
    封面
    2017, 35(10): 800.
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  • 泵理论与技术
    目录
    2017, 35(10): 801.
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  • 泵理论与技术
    Numerical study of hydrofoil surface jet flow on cavitation suppression
    WANG Wei, LU Shengpeng, XU Ruiduo, YI Qi, WANG Yayun, WANG Xiaofang
    2017, 35(10): 829-834. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.1028
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    Cavitation caused vibration and noise of hydraulic machinery. To some extent, cavitation made fatigue damage in advance. Many scholars found that the reentrant jets were the reason of the shedding of cavities. To suppress cavitation, based on the idea of blocking the reentrant jets, a special surface flow structure of 2D hydrofoil was proposed. The throughhole was made in the proper position of the hydrofoil. The incoming flow can outflow from this jethole automatically depending on the pressure difference between pressure side and suction side. Reentrant jet growth can be weakened by optimizing the jethole geometry. Based on the standard k-ε turbulence model and Schnerr ＆ Sauer cavitation model, under different cavitation numbers (σ) and jetangles (β) for NACA0066 (2D) hydrofoil with 8° angles of attack, cavitation field numerical analysis was carried out. The results showed that 2D hydrofoil cavitation flow had a strong unsteadiness. Making a jethole at the junction between the reentrant jet and cavity can effectively minimize cloud cavitation. For a certain cavitation condition, optimal jetangles (β) can be obtained to control cavitation growth. For the same β, the effects of cavitation suppression were changed with different cavitation numbers (σ). Consequently, suitable jetangle and jetposition could extend the stable operating range of the hydrofoil, which were of great significance for the hydrofoil design.
  • 泵理论与技术
    叶片出口安放角对单叶片泵性能的影响
    谭林伟, 施卫东, 张德胜, 张扬, 张文全
    2017, 35(10): 835-841. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0235
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    为改善单叶片泵的性能,采用数值模拟与外特性试验相结合的方法分析了叶片出口安放角对泵性能的影响.基于SIMPLEC算法和RNG k-ε湍流模型,通过ANSYS CFX软件求解三维N-S方程,对叶片出口安放角分别为10°,14°,18°,22°和26°的单叶片泵内部流场进行了数值分析,得到了泵的速度场、压力场,并获得了泵外特性及所受径向力,数值计算所得扬程与试验结果具有较好的一致性.结果表明单叶片泵扬程、功率、效率均随叶片出口安放角增大而提高,但叶片出口安放角增大到18°以后,由于叶轮内流动滑移加剧,变化不再显著;不同叶片出口安放角单叶片泵内流场整体分布相似,但叶片压力面前端脱流区随叶片出口安放角的增加而增大,压力面的相对速度随叶片出口安放角的增加而减小,隔舌处的流动随叶片出口安放角的增加而变得顺畅;叶轮及蜗壳所受径向力随叶片出口安放角的增加而增大,叶轮所受径向力在设计点工况附近最小,而蜗壳所受径向力随流量增加而减小.
  • 泵理论与技术
    五级离心泵叶轮径向不平衡力
    谢荣盛,, 汤方平, 李帅领, 石丽建, 杨帆
    2017, 35(10): 842-848. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0182
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    为探讨多级离心泵在侧向来流及高速旋转下叶轮之间的影响,针对某5级离心泵展开研究.基于标准k-ε紊流模型、雷诺时均N-S方程和Frozen 交界面模型,运用大型商用CFD软件对1台5级离心泵装置进行了三维流动数值模拟研究.计算结果表明:同流量工况下除首级叶轮外随着叶轮级数的增加,叶轮室进口断面的涡量、径向不平衡力也随之增大,增幅变小;不同工况下随着流量的增大,各级叶轮进口涡量相应增大,叶轮径向不平衡力减小;侧向进水的吸入段影响了首级叶轮及后面各级叶轮的速度分布,进而影响到叶轮通道内部的压力分布,最终引起多级离心泵各通道内流场不对称,进一步引起各叶轮的受力不均;后面叶轮各叶片表面的压力分布之间差别大于前面叶轮叶片,这是径向不平衡力分布差异的主要原因.对比数值计算和试验结果,计算结果整体偏大,在设计工况下比小流量工况吻合要好,扬程误差最小值1.78%出现在设计工况下,最大值7.17%出现在小流量工况下.计算结果能为多级离心泵的设计与装配提供较好的指导意义.
  • 泵理论与技术
    密封口环磨损对离心泵外特性及内流场的影响
    张景, 谈明高, 刘厚林, 吴贤芳, 何乃昌
    2017, 35(10): 849-855. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0163
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    以比转数为88的立式离心泵为研究对象,基于CFD研究不同口环间隙对能量性能及压力脉动的影响.研究分为5组方案,使间隙值f从0.13 mm增大到0.93 mm,Δf=0.2 mm.通过外特性试验结果对比,验证了计算方法的准确性,进一步研究口环间隙变化对性能及压力脉动的影响,结果表明:随着口环间隙的增大,模型泵扬程和效率均有所下降,下降值分别为4.00%和7.99%,前泵腔口环泄漏量增大约3.3倍;间隙变化对泵内流场的影响主要集中在前泵腔及间隙出口处,随着间隙的增大,泵腔低压区向蜗室方向扩大,间隙出口处高压区也有所扩大;绝对速度矢量涡由间隙出口附近向叶轮入口移动,导致入口处流体稳定性变差;隔舌及前泵腔处压力脉动幅值下降明显,下降值ΔCp分别为0.002 5和0.002 0;对比分析5组方案中扬程、效率及压力脉动幅值的变化趋势,认为设计工况下模型泵对前口环间隙变化的敏感范围在0.13~0.53 mm.
  • 泵理论与技术
    变螺距诱导轮对高速离心泵空化性能的影响
    孙强强, 蒋劲, , 张帅帅, 陈奇
    2017, 35(10): 856-862. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0211
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    为了研究诱导轮的几何形状以及诱导轮与叶轮之间的相互配合对于高速离心泵的空化性能的影响,基于RNG k-ε模型和Schnerr-Sauer空化模型,对于高速离心泵在前置不同几何结构的变螺距诱导轮和多种诱导轮与叶轮的配合条件下进行了数值模拟.结果表明,与叶片直径线性变化的变螺距诱导轮相比,叶片直径为常数的变螺距诱导轮可以更好地改善高速离心泵的空化性能;诱导轮与叶轮直径轴向距离太小或者过大,将导致叶轮的压力系数与空化数减小,叶轮流道气相体积占比增加,高速离心泵的效率及扬程下降;另外,高速离心泵的空化性能随周向夹角改变而产生很大波动,但是变化规律不明显.
  • 泵理论与技术
    基于EMD的水电机组甩负荷主轴摆度
    张飞, 付婧, 樊玉林, 周喜军
    2017, 35(10): 863-868. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0063
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    为解决甩负荷工况下主轴摆度峰峰值计算方法问题,对甩负荷工况与稳态工况下主轴摆度峰峰值计算差异进行对比研究,从时域波形上指出了2种工况下截然不同的特征,据此引入经验模态分解方法对甩负荷工况下的主轴摆度信号进行分解,并建立了趋势项的提取准则.研究结果表明:采用经验模态分解方法可以将主轴摆度信号分解为具有明确物理意义的2个分量,即表征甩负荷工况下轴系从一个稳定状态到另一稳定状态下的轴系偏移分量和表征随机扰动成分的轴系高频脉动分量;根据轴系偏移分量与转速的关系,可以将轴系偏移分量划分为4个阶段;甩负荷情况下主轴摆度峰峰值计算可以分成2个部分,即高频脉动分量峰峰值与轴系偏移量的和.采用具体案例验证了这一过程的有效性.
  • 泵理论与技术
    低比转速轴流式水轮机压力脉动试验研究
    李广府, 卢池
    2017, 35(10): 869-873. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0279
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    为了研究低比转速轴流式水轮机压力脉动问题,对某低比转速轴流式水轮机进行了模型试验.采集了蜗壳、无叶区和尾水锥管等5个测点的压力脉动试验数据,采用叶片出口速度头的压力脉动相对幅值预测原型机的压力脉动性能;基于FFT频谱分析,研究测点位置的压力脉动频率成份.研究结果表明:蜗壳和无叶区的脉动幅值随着出力的增加有减小的趋势,尾水锥管的压力脉动幅值随着出力的增加有增大的趋势;尾水管中的低频成份为涡带的旋转频率,该频率成份的压力脉动向上游传递至蜗壳入口;转频和叶频等频率成份的出现表明整个流道中均受到动静干涉的影响.
  • 泵理论与技术
    基于格子Boltzmann方法饱和土体一维固结数值解
    王志良, 辛立斌, 申林方, 李明宇
    2017, 35(10): 874-880. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0219
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    针对饱和土体的Terzagjhi一维固结问题,基于D1Q2离散速度模型,推导出各离散速度方向上的平衡态分布函数,同时采用BGK近似处理Boltzmann方程的碰撞项,建立了在时间、空间上离散的格子Boltzmann模型.然后采用Chapman-Enskog多尺度展开技术和Taylor公式级数展开方法,将微观的格子Boltzmann模型还原为宏观的一维固结微分方程.为便于分析,对饱和土体的一维固结方程进行了量纲一化处理,并建立了实际物理单位与格子单位之间的转化关系.最后基于格子Boltzmann方法采用Visual C++语言编制了相应的计算程序,分别计算了单面排水和双面排水情况下,不同时步饱和土体中超孔隙水压力的分布情况,并将相应的数值计算结果与经典的解析解进行了分析对比.研究表明:该方法的数值解与理论解的吻合程度较好,验证了格子Boltzmann方法在计算饱和土体一维固结问题方面的有效性.
  • 泵理论与技术
    荷电喷雾射流卷吸流场与脱硫传质试验
    陆建荣., 王贞涛, 夏磊, 郭天宇
    2017, 35(10): 881-886. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0094
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  • 泵理论与技术
    里下河平原湖区农田涝灾风险评估——以高邮市运东地区为例
    陈皓锐,., 王少丽,, 韩松俊,, 顾宏, 孙勇, 李江安
    2017, 35(10): 887-896. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.17.0082
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    为研究江苏里下河平原湖区涝灾风险并提出应对策略,以高邮运东地区为例,采用综合评价法构建了农田涝灾风险评估模型并分析了现状和不同措施下各个圩垸的农田涝灾综合风险度.该模型考虑了致灾因子、孕灾环境、抗灾能力和承灾体脆弱性4个方面的影响因素,其中致灾因子包括梅雨强度,孕灾环境包括相对地形高程、高程相对标准差、滞涝水面率和产流能力,抗灾能力受堤防挡水能力、排水河道密度和泵站抽排能力3个指标的影响,承灾体脆弱性通过规划排涝模数指标反映,采用层次分析法确定各指标权重.结果表明:现状条件下该区域只能应对3 a一遇梅雨,当遭遇20 a一遇梅雨时,84.37%的区域处于高风险.将滞涝水面率提高到20%,同时将泵站抽排流量和堤防高度提高到规划水平,可以保证该区域能够应对10 a一遇以下梅雨强度的涝灾,在遭遇20 a一遇梅雨时,高风险面积比例控制在10.29%.
  • 泵理论与技术
    施肥策略对新疆棉花产量、品质与水氮利用的影响
    邓忠, 翟国亮, 吕谋超, 冯俊杰, 王晓森, 宗洁, 蔡九茂
    2017, 35(10): 897-902. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0063
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    通过田间小区试验,研究了2种施肥方式(F1氮磷钾肥全部滴施;F2氮肥滴施,磷钾肥基施)、4个施氮水平(150,225,300,375 kg/hm2)对膜下滴灌棉花产量、品质和水氮利用率的影响.结果表明:2种施肥方式下,低氮用量150 kg/hm2时棉花蕾铃脱落率显著增加,单株有效铃数和单铃质量减小,棉花水氮利用率低,产量降低.4种氮肥水平下,随着施氮量的增加,棉花蕾铃脱落率呈先降低后上升的趋势,产量和水氮利用率呈先增加后下降的趋势.施肥方式F2下棉花平均蕾铃脱落率较F1施肥方式减少3.35%,棉花平均产量增加4.06%,水氮利用率分别增加12.58%和3.01%.施氮量显著影响棉纤维整齐度指数、马克隆值、断裂比强度,施氮量为300 kg/hm2时均达到最高.施肥方式F2下300 kg/hm2时,棉花蕾铃脱落率低,单株有效铃数、单铃质量和衣分率高,产量最高达到6 992.33 kg/hm2,水氮利用率分别为1.45 kg/m3和45.9%,棉纤维成熟度好,强度大.
  • 泵理论与技术
    灌水器流量对涌泉根灌土壤水氮运移的影响
    刘显, 费良军
    2017, 35(10): 903-911. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.16.0063
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    为了提高涌泉根灌水肥一体化灌溉模式下水肥的利用效率,采用大田肥液入渗试验,探究了不同灌水器流量(4,6,8,10 L/h)条件下湿润锋运移、土壤水分及氮素分布的规律.结果表明:不同灌水器流量对湿润锋运移距离及湿润体内水分及氮素分布均具有较大影响,随着流量的增大,各向湿润锋运移距离均增大;灌水结束,湿润体内同一位置处的土壤含水率、铵态氮及硝态氮质量分数均伴随着灌水器流量的增大而增大,湿润体内水分分布相对越均匀;各向湿润锋运移距离均与入渗时间具有显著的幂函数关系,得到以湿润锋运移距离为因变量,入渗时间和流量为自变量的数学模型;灌水结束后随着入渗的继续进行,湿润体内水分及氮素进行再分配,再分布1 d,湿润体内水分分布更加均匀,达到田间持水量;再分布3 d期间湿润体内水分及铵态氮量逐渐减小而硝态氮量增加.以上研究成果为进一步研究涌泉根灌水氮高效利用技术奠定了基础.
  • 泵理论与技术
    Effects of drip irrigation modes on growth and physiological characteristics of Arabica coffee under different N Levels
    HAO Kun, LIU Xiao-Gang, HAN Zhi-Hui, WU He-Lin, YU Ning, LIU Yan-Wei, YANG
    2017, 35(10): 912-920. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.17.0059
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    The objective of this study was to obtain the water-saving and efficient production mode of Arabica coffee. The effects of three drip irrigation modes, conventional drip irrigation (CDI), alternate drip irrigation (ADI) and fixed drip irrigation (FDI) on growth, photosynthetic characteristics, biomass accumulation and irrigation water use efficiency of Arabica coffee were investigated under three nitrogen levels, high nitrogen (NH), middle nitrogen (NM) and low nitrogen (NL).The results showed that there was a significant Logistic curve between the plant height, the stem diameter of Arabica coffee and growth days. Compared with CDI, ADI had no significant effects on leaf net photosynthetic rate, stomatal conductance, instantaneous water use efficiency and biomass accumulation above ground of Arabica coffee, while FDI decreased significantly, ADI and FDI increased irrigation water use efficiency by 5059％ and 3285％, respectively. Compared with NH, with the reduction of N application rate, net photosynthetic rate, stomatal conductance, biomass accumulation above ground and irrigation water use efficiency decreased by 681％-1230％, 1370％-2269％, 961％-1667％ and 978％-1564％. Compared with CDINH, ADINHdecreased net photosynthesis rate and the stomatal conductance out significantly, [JP2]other treatments decreased by 916％-1922％, 1449％-3291％, [JP]and decreased biomass accumulation above ground by 826％-2734％ except ADINH, and increased irrigation water use efficiency by 1646％-6095％ except CDINMand CDINL. Therefore, alternate drip irrigation under high N level (ADINH) is the best water and nitrogen coupling mode of young Arabica coffee tree for water efficiency.