CSCD核心库来源期刊
全国中文核心期刊
中国科技核心期刊
中国农林核心期刊

过刊目录

  • 全选
    |
    封面及目录
  • 封面及目录
    封面
    2024, 42(5): 1.
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
  • 封面及目录
    目录
    2024, 42(5): 2.
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    • 泵理论与技术
  • 泵理论与技术
    小型堆核主泵内部流动特性数值计算
    李天斌,郭喜安,龙云
    2024, 42(5): 433-439. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.22.0287
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为研究不同工况下小型堆核主泵内部流动情况,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟与试验相结合的方法,选取4种工况(0.6Qd,0.8Qd,1.0Qd与1.2Qd)进行内部流动特性分析,并选取具有典型意义的出口中心截面,以三维速度流线、速度分布云图、涡量分布云图等形式,对比考察了不同流量工况条件下泵内部流动规律及其变化趋势.通过分析叶轮与导叶之间的通道回转面压力、速度分布云图以及叶轮叶片与导叶叶片的叶片压力载荷曲线,解析了叶轮和导叶内部的流动分布和能量转换机制,从而为小型堆核主泵的水力优化设计提供直观认识.研究结果表明:在设计流量工况1.0Qd下,小型堆核主泵内部流线平顺稳定,叶片工作面与背面压力载荷较稳定;在小流量工况0.6Qd和0.8Qd下,叶轮叶片上高压区增大;在大流量工况1.2Qd运行时,泵内压力分布变化较大;试验结果与数值计算结果的一致性进一步验证了计算模型的准确性.研究结果不仅阐释了小型堆核主泵内部的流动特性,而且为小型堆核主泵的设计提供了一定的理论依据和应用指导.
  • 泵理论与技术
    基于多目标遗传算法的屏蔽泵叶轮水力优化
    王建鹏,覃永粼,李德友*,王洪杰,单丽娜,魏骁
    2024, 42(5): 440-447. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.22.0136
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为改善屏蔽泵叶轮综合水力性能,搭建了ANSYS-Workbench与iSIGHT联合优化平台,采用优化拉丁立方设计对叶片骨线、前后盖板及叶缘厚度等共28个备选参数进行敏感性分析.基于各参数对目标函数影响程度,确定叶片前盖板及骨线处等9个参数作为最终优化输入参数,选取Kriging代理模型与非支配排序遗传算法NSGA-II对效率及扬程迭代寻优,最终依据不同权重分配给出2种叶片优化方案.通过数值模拟验证,优化方案1与方案2在额定工况效率分别提升1.98%和2.83%,扬程分别提升15.73 m和13.39 m,运行区间水力外特性均有明显提升.研究结果表明:前盖板参数z3对效率及扬程影响最大,分别达到-18.99%与-30.10%;使用Kriging代理模型的预测精度最高,总误差E0值为3.393%;在0.83QBEP~ 1.12QBEP运行区间内,方案1与方案2的扬程明显高于原方案,方案1在最优流量工况的优化幅度最为显著,达13.89%.
  • 泵理论与技术
    内回流槽结构对罗茨泵内部流动特性的影响
    邢文帅,张帆,赵菲菲,宋佳龙,张金凤,朱秀梅,唐兴鹏
    2024, 42(5): 448-455. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.22.0193
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对罗茨泵工作时排气口气体压力高、基元容积内压力低以及气体回流引起出口气流脉动大等问题,应用Pumplinx对MB7300型罗茨泵进行全流场数值计算,通过Tecplot软件并采用Q准则对罗茨泵内流场涡结构进行定性分析,研究内回流槽厚度和角度2个关键参数对罗茨泵内部流动的影响规律,尤其对出口压力脉动和流量脉动的影响.研究结果表明:内回流槽结构对进口侧流态改善效果不明显,但可以很好地降低排气压力脉动、流量脉动以及排气段涡流,内回流槽厚度越大,角度越大,效果越明显;内回流槽厚度、角度增大过大时,转子与机壳之间间隙增大,泄漏量增多,排气量降低幅度大幅升高;内回流槽厚度和角度存在较为优选的组合,在有效降低压力和流量脉动的同时,可最大限度降低流量的损失,综合考虑流量和出口脉动性能时,内回流槽角度约为45°,厚度约为7.5 mm时组合效果较好;如果使出口流量不出现负值,内置回流槽的尺寸应选择角度45°~60°,厚度7.5~10.0 mm.研究结果可为罗茨泵气流脉动和壳体结构优化设计提供一定依据.
  • 泵理论与技术
    基于可视化技术的叶轮外径对泵自吸特性的影响
    章慧妍,牟介刚*,杨雪龙,邹道杭,吴紫阳,王奭寅
    2024, 42(5): 456-462. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.22.0204
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为清晰直观地研究自吸泵在不同叶轮外径下的自吸特性,基于可视化技术,搭建可视化试验台,使用高速摄像机记录并比较5种不同叶轮外径的自吸泵在试验过程中的自吸时间和自吸泵内部各区域的气液流动状态瞬态变化,并对自吸式离心泵的自吸特性进行研究.研究结果表明:可视化试验能够准确捕捉泵内气液两相流动,其流动状态是瞬态且清晰的,可以清楚揭示不同叶轮外径D2对自吸泵在自吸过程中各个阶段气液两相流态的影响变化过程;叶轮外径改变影响其出口与隔舌的间隙,从而使泵内气液混合状态以及混合流体中气泡的特征发生变化,在一定范围(D2/160为0.963~1.000)内,叶轮外径与自吸泵的自吸性能成正比,随着叶轮外径增大,泵内气液混合效率提高,自吸时间减短,自吸性能越好,反之,外径减小则泵的自吸性能越差;当叶轮外径减小到一定程度(D2/160小于0.963)时,气液混合过程停滞,自吸泵无法进行自吸.
    • 流体工程
  • 流体工程
    端板对Savonius风力机启动性能的影响
    李岩,*,邓晴月,杨胜兵,佟国强,冯放,
    2024, 42(5): 463-469. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.22.0205
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    端板会影响Savonius风力机的气动性能,为探究端板对Savonius风力机启动性能的影响,利用数值模拟和风洞试验相结合的方法对比研究了端板对两叶片、三叶片Savonius风力机在不同风速下的静态启动性能,并对流场进行了分析.结果表明:对于两叶片Savonius风力机,有端板风力机较无端板风力机平均启动力矩提升了85.4%,且反向启动力矩小,但无端板风力机启动力矩波动范围较有端板风力机小;对于三叶片Savonius风力机,有端板风力机较无端板风力机平均启动力矩提升了17.9%,但有端板风力机存在反向力矩,无端板风力机较有端板风力机整体力矩波动范围小且无反向启动力矩;端板的存在改变了叶片端部的流动情况和压力分布,叶片个数不同影响规律也不同.研究结果可以为Savonius风力机的结构设计提供参考.
  • 流体工程
    碳纤维全缠绕储氢气瓶快充过程温升机理分析
    欧晨希,黄思*,杨刚
    2024, 42(5): 470-476. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.22.0109
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    碳纤维全缠绕储氢气瓶在国内已被大范围使用,气瓶的工作压力主要包括35和70 MPa,目前加氢站还没有一套科学合理的充气加压程序作为支撑,势必会导致气瓶在日后的充装过程中产生缺陷.综合国内外研究现状,对气瓶快速充装过程的升温机理展开研究,采取数值模拟方式,通过用户自定义功能扩充仿真计算模型,深入分析充装过程,探究不同容积、不同储存压力、不同充装时间的车用储氢气瓶在常温下快速充装过程中温度的变化规律,为今后加氢站及检验检测单位对充装工艺的优化提供理论依据.研究结果表明:气瓶容积越大,充装过程中的平均温度越低,但差异不具有统计学意义;气瓶储存压力越大,充装过程中的平均温度越高甚至局部超出85 ℃;气瓶充装时间越长,充装过程中的平均温度越低;瓶口采用线性升压方式加压充装的气瓶内平均压力也呈同规律线性增加.
  • 流体工程
    发电机轴承油槽密封结构对油雾泄漏的影响
    刘立军,章志平,胥千鑫,张送校,吴中华,孙洁,郑源,张玉全*
    2024, 42(5): 477-483. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.22.0074
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    大型水电站轴承油槽总是不可避免的发生油雾泄漏问题,改善密封结构通常是解决水电站轴承油槽甩油雾问题最简单有效的措施.为了降低油雾泄漏对发电机内部造成的污染,文中围绕某抽水蓄能电站发电机轴承油槽甩油雾问题,对油槽密封盖进行改型,并开展密封腔油雾多相流数值模拟研究.通过Mixture模型和SST k-ω模型解析了原密封结构和2种改进密封结构的流场分布特性,并评估了不同密封结构下的油雾泄漏情况.研究结果表明:相比于原设计模型,改进模型Ⅰ,Ⅱ的油雾泄漏量平均减少了18.9%,88.6%,改进模型Ⅱ抑制油雾效果最为显著;高压气体的注入会破坏密封腔原有的环形涡流,从而抑制油雾逸出;对于下部密封腔而言,提高进口压力,减小进口流速都有助于改善密封性能.文中的研究可为油槽密封改良以及轴承油雾泄漏控制措施提供一定的参考,提升电站的经济效益以及运行的安全稳定性.
    • 水利水电工程
  • 水利水电工程
    明渠模型预测控制快速优化计算方法
    李汉元,张召,雷晓辉*,王浩,司乔瑞
    2024, 42(5): 484-490. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0021
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    针对基于圣维南方程使用启发式算法进行渠道预测控制时,现有优化计算方法生成调控方案时间过长、无法满足实时控制需求的问题,提出了一种基于多目标优化算法的快速优化方法.以一处试验渠道的数值模型作为控制对象,应用此方法构建了预测控制模型以生成调控方案,并构建了一维水动力模型对调控方案进行验证.研究发现在闸门控制系统中,超出水位控制范围的最大值最小、超出水位控制范围的平均值最小、闸门动作次数最少、闸门开度总变化量最小4个目标间能够相互诱导,加速优化计算过程4倍以上.在该试验渠道的流量计划调整工况中,验证了此种方法的有效性,将单次计算时间缩短至1 s内.验证效果表明,该方法在提高了水位控制效果的同时,能够减少由单独设置超出水位控制范围的最大值最小目标导致的非必要闸门调控,总计减少69%的闸门调控次数.
  • 水利水电工程
    电站含不同装机容量机组导叶关闭规律
    王沁怡,刘熠,黄卫,张健,陈楠,陈胜
    2024, 42(5): 491-496. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.22.0289
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    扩建小容量生态机组是保证已建电站下游所需生态用水的有效方式之一.对于需要扩建机组的水电站,增设机组和原设机组选取的导叶关闭规律是否协调对于调节保证参数有着重要意义.基于特征线法建立了过渡过程仿真模型,探究设有不同装机容量机组水电站的导叶关闭规律组合,开展了新增生态小机组前后对电站调保参数影响的对比分析,并揭示了电站中机组装机容量对蜗壳压力的影响机理.结果表明:电站中原机组若沿用增设生态机组前的关闭规律,会导致蜗壳压力超出控制标准,因此应适当延长导叶关闭时间;机组装机容量越大, 机组转速越小,蜗壳压力越大;电站设置不同装机容量(AABB)机组时,装机容量较小的机组A可直接采用电站全为该容量的方案(AAAA)的关闭规律,装机容量较大的机组B可参考电站全用较大装机方案(BBBB)的关闭规律.研究成果可为同类型水电站的导叶关闭规律选取提供参考.
  • 水利水电工程
    旋冲钻进技术研究现状与展望
    张诗达,朱勇，高强,苏红
    2024, 42(5): 497-507. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.22.0299
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    随着中国资源勘探开发面向深层、超深层发展以及对应急钻孔救援水平保障能力的更高需求,旋冲钻进技术成为高效钻井领域的研究热点.旋冲钻进技术相较于传统旋转钻进技术,具备硬岩地层钻进效率高、钻压调控灵活、黏滑振动强度低等优势,广泛应用于深海深地资源勘探开采、应急钻孔救援等领域,具有广阔的应用前景.现阶段,在复杂岩层以及多变工况等条件下,进一步提高旋冲钻进效率、降低成本成为深井、超深井钻进过程中面临的首要任务.文中首先介绍了旋冲钻进技术的基本概念及优势;其次,综述了液动和气动2种冲击器的研制情况及结构特点;再次,讨论了高效破岩机制的研究进展和优化策略;从次,阐述了钻进效率关键影响因素方面的研究成果;最后,基于旋冲钻进技术研究成果和面临的挑战,对其未来研究方向进行了分析和展望.
    • 农业水土工程
  • 农业水土工程
    滴灌灌水器特征参数对砂土湿润进程的影响
    郝闯闯,刘大忠,买买提明·买吐松,周云鹏,匡乃昆,陈伟杰,刘佩,晓开提江·卡斯木,李云开*
    2024, 42(5): 508-516. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0009
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    明确灌水器特征参数和土壤粒径组成对湿润进程的影响是进行滴灌系统设计的基础与前提.提出了使用单位湿润体的灌水强度(AQTV)量化土壤湿润进程,探究了灌水器流量(1,3,6 L/h)、灌水量(5,10,20 L)和覆膜对不同粒径组成砂质土壤(北京大兴DX、内蒙乌蒙WM、新疆伽师JS、内蒙赤峰CF)AQTV的影响.结果表明:不同粒径组成砂壤土的AQTV均随灌水器流量增大呈上升的变化规律,并且与粒径组成中0.100~0.250 mm的土壤颗粒占比呈显著性负相关关系(P<0.05);随着灌水量增加,4种砂壤土中AQTV均呈逐渐下降趋势.当灌水量为5 L以及10和20 L时,AQTV分别与0.005~0.100 mm以及0.500~1.000 mm的砂粒组分占比呈显著正相关关系.覆膜滴灌提升了处理DX,WM和CF的AQTV,这可能是由于3种砂壤土大粒径砂粒或黏粒相对较高的原因.此外,随着灌水器间距增加,土壤水分交汇区域与含水量减小,土壤水分在水平和竖直湿润距离减小.
  • 农业水土工程
    增氧灌溉对温室番茄生长及光响应特征的影响
    周义堂,张哲,孙军娜,杨润亚,张振华*
    2024, 42(5): 517-524. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0045
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为提高温室番茄产量和光能利用能力,基于温室盆栽试验,设置了3个溶解氧质量浓度梯度5,15,25 mg/L(即处理A1,A2和A3),采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型等6种模型对温室番茄叶片进行了光响应曲线拟合,分析了不同增氧水平对温室番茄生物量、产量、光响应曲线模型及光响应参数的影响.结果表明:处理A2下番茄地上部鲜质量、干质量,地下部鲜质量、干质量,根冠比和产量均达到最大,较处理A1分别提升了25.65%,17.62%,13.35%,36.80%,16.25% 和33.82%(P<0.05).番茄地上部质量和产量与气孔导度(GS)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)呈极显著正相关,地下部干质量与GS,Ci呈显著正相关,与Tr呈极显著正相关.处理A2下温室番茄叶片的最大净光合速率(Pn max)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(Rd)和表观量子效率(α)等光响应参数达到最大,光补偿点(LCP)达到最小.6种模型中,直角双曲线修正模型拟合的光响应曲线其R2最大,均高于0.992,而RMSE和MAE最小,分别在0.447和0.383以下;对Pn max,LSP,LCP和Rd等参数的拟合值更接近于实测值.因此,溶解氧质量浓度为15 mg/L更有助于温室番茄高产;直角双曲线修正模型是适合增氧灌溉下温室番茄光响应曲线拟合的最优模型.
  • 农业水土工程
    基于无人机多光谱遥感的苹果树冠层SPAD反演
    刘江凡,赵泽艺,李朝阳,*,高阳,赵鑫,江文格,龚智
    2024, 42(5): 525-531. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0222
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    为探讨利用无人机多光谱遥感影像监测苹果树冠层叶绿素含量的可行性,以南疆矮砧密植苹果树为研究对象,利用无人机获取试验区多光谱影像,选取10个植被指数,分析所选植被指数与实测SPAD值的相关性,将与SPAD相关性较好的7个植被指数作为模型的输入变量,利用机器学习构建一元线性回归、偏最小二乘回归、支持向量机回归、随机森林回归和岭回归的苹果树冠层SPAD反演模型,通过精度检验确定最优模型.结果表明,7个植被指数NDVI,EVI,SAVI,OSAVI,GNDVI,RVI,GRVI与SPAD具有较好的相关性,相关系数为0.4~0.7,均在P小于0.01水平上极显著相关.采用随机森林回归建立的模型表现最优,其建模集R2为0.728,RMSE为2.292,RPD为1.920;验证集R2为0.702,RMSE为2.527,RPD为1.832.因此,基于无人机多光谱遥感的RF模型可以实现苹果树冠层SPAD的快速准确估算.
  • 农业水土工程
    基于冠气温差的温室黄瓜蒸散量模拟
    蒋建辉,闫浩芳,*,张川,王国庆,张建云,梁少威,邓帅帅
    2024, 42(5): 532-540. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.23.0072
    PDF全文 ( )   可视化   收藏
    通过建立基于不同时刻冠气温差(Tc-Ta)的温室黄瓜日蒸散量(ETc)估算模型,分析了基于不同时刻Tc-Ta对估算ETc的准确性;同时,基于Tc-Ta构建了估算黄瓜不同生育期ETc的Jackson模型,并将模型估算结果与基于冠层阻力参数(rc)的Penman-Monteith模型及蒸渗仪实测数据进行比较,结果显示,基于14:00的Tc-Ta构建的Jackson模型,估算温室黄瓜ETc的精确度最高(R2为0.937),误差最小(RMSE为0.722 mm/d);相比Penman-Monteith模型(R2为0.964),基于Tc-Ta的Jackson经验模型对黄瓜ETc估算结果与实测值相关性更高(R2为0.967),误差更小(RMSE为0.735 mm/d).研究结果可为温室ETc模拟以及节水灌溉智能决策提供科学依据.