当期目录

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• 2026年, 44卷, 第6期
  刊出日期：2026-06-25

    

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  泵理论与技术
  流体工程
  水利水电工程
  农业水土工程
  
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泵理论与技术
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  泵理论与技术

  不同压缩比下凸轮式氢气循环泵工作过程及温升数值分析

  权辉, 辜子莹, 刘德学, 张一航, 李一飞, 张志敏

  2026, 44(6): 541-548. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.24.0113

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  凸轮式氢气循环泵具备启动迅速、效率高、适应工况范围广以及结构紧凑等优点，是质子交换膜燃料电池的关键设备，通常通过增大压缩比来提升其输送效率。质子交换膜燃料电池中的氢气对温度要求严格，过高或过低的温度均会影响内部氢气介质的状态，进而降低其内部化学反应的动力学性能。文中采用摆线圆弧组合方式构建二叶及三叶摆线型凸轮式氢气循环泵，并基于数值模拟方法，运用动网格技术对其内部流场进行模拟仿真，以获取工作腔内部流场分布规律，进而分析其内部工作过程、压力、受力情况以及工作腔体内部各监测点的温度分布。分别选取压缩比为1.2，1.3及1.4工况下的二叶及三叶摆线型凸轮式氢气循环泵进行分析，借助所构建的理论模型，运用热力学理论进行计算，以研究不同压缩比下其内部温度的变化规律。结果表明，在工况相同的条件下，二叶摆线型凸轮转子的径向力大于三叶摆线型凸轮转子的径向力，随着转子旋转，转子出口处的温度变化曲线会因转子型线不同而呈周期性变化；随着压缩比升高，转子出口温度上升；转子每进行1次吸气及排气过程，就会引起1次出口温度波动，同时系统的过程膨胀功、技术功和轴功也会相应提升。
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  泵理论与技术

  抽水蓄能机组转轮叶片数对水泵断电过程压力脉动的影响

  高成昊, 吴道科, 陈勇, 杨佳梁, 付晓龙, 宫汝志, 王洪杰

  2026, 44(6): 549-556. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.25.0137

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  为了研究转轮叶片数对机组过渡过程压力脉动的影响，采用一维－三维耦合流动计算方法，分别对配置9叶片转轮和11叶片转轮的抽水蓄能机组的泵断电后导叶关闭过程进行数值模拟，建立了包含上下游输水管路、蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮及尾水管的完整计算域，采用延迟分离涡模拟湍流模型对水泵水轮机内部非定常流动进行求解，运用短时傅里叶变换方法对各测点压力脉动信号进行时频分析，并结合内流场特征揭示了叶片数变化对压力脉动的影响机理。结果表明：11叶片转轮的机组在泵制动模式下的水推力波动幅度明显低于9叶片转轮，无叶区压力脉动分量强度显著减弱；增加叶片数可有效抑制转轮高压出口处回流，改善无叶区流态，并减弱导叶关闭过程中的水推力；叶片数增加后，转轮-导叶动静干涉频率由9倍转频、18倍转频变为11倍转频、22倍转频。上述研究结果可为抽水蓄能机组转轮叶片数目的合理选取提供参考。
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  泵理论与技术

  双通件开口角对多级离心泵性能的影响

  卢梓轩, 俞春生, 汪家琼, 陈红旭

  2026, 44(6): 557-563. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.25.0226

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  为了探究叶轮对称布置多级离心泵中双通件开口角对流体流动与泵水力性能的影响，以一台四级立式多级离心泵为对象，采用经试验验证的三维CFD方法，对双通件进口开角（50°，60°，70°）与出口开角（60°，70°，80°）进行参数化研究，分析开口角度对泵性能的作用规律与机理。重点对比不同开口角度时泵扬程与效率变化，以及双通件入口段压力分布、速度特征、湍动能和涡结构演化规律。结果表明：进口开角对泵性能具有显著影响，小流量工况下较小的进口开角有利于抑制入口分离，大流量工况下较大的进口开角可提高通流能力，而在额定工况下进口开角为60°为最优角度；出口开角对泵性能的影响相对较弱。随着进口开角偏离合理取值，扬程有所提高，但这会使得入口段湍动能和旋涡结构显著增强，流动稳定性降低，从而加剧局部能量损失。研究结果可为叶轮对称布置多级离心泵中双通件几何参数的合理设计提供理论依据。
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  泵理论与技术

  出口扩散段悬空高度对双向流道泵装置水力性能的影响

  李明轩, 刘红伟, 陈运杰, 张瑾, 李亚林, 李伟, 郭则庆

  2026, 44(6): 564-572. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.24.0154

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  为提升大型低扬程双向流道泵装置的水力性能，基于出水流道扩散段椭圆型线设计方法，系统探究了出口扩散管与导水锥悬空高度对泵装置水力性能的影响。通过分别改变以及同时改变扩散管悬空高度和导水锥悬空高度（两者均以轴流泵叶轮直径为参考量进行量纲一化），设计了21种不同方案，结合速度分布均匀度等水力性能指标及熵产理论分析，揭示了出口扩散段悬空高度对泵装置水力性能的影响规律。研究结果表明：当仅改变扩散管悬空高度时，适当增加扩散管悬空高度有助于提高扩散管内的速度均匀度，降低扩散管内的能量耗散，当时，泵装置的水力效率达到最高73.46%；扩散管悬空高度不变时，适当降低导水锥的悬空高度可提高泵装置的水力效率，当时，泵装置水力效率达到峰值，继续降低则会导致泵装置的水力效率下降；保持扩散管与导水锥相对高度不变时，扩散管与导水锥的悬空高度越大，泵装置的水力性能越佳，当时，泵装置的水力效率达到最高，为72.93%；综合对比发现，扩散管悬空高度对双向流道泵装置的效率影响更为显著。
流体工程
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  流体工程

  小流量工况下尾水管压力脉动抑制

  黄孝文, 巩亚平, 王秀, 王文全

  2026, 44(6): 573-580. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.24.0185

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  在水风光互补发电系统中要求混流式水轮机具备更宽的负荷范围和更高的运行灵活性。为减弱低负荷下尾水管内的压力脉动，通过分离涡模拟湍流模型对某巨型混流式水轮机进行全流道三维数值模拟。分析了37.8%负荷下尾水涡带形态特征，以及2种凸起高度的波浪母线尾水管抑制压力脉动的内部机制。结果表明，波浪母线尾水管具有截断壁面涡、改善尾水进口流态的作用，且显著降低尾水管壁面压力脉动幅值，最大降幅达到25.00%，并抑制了由贴壁涡引发、向上游传播的压力脉动。尾水管的几何改造增加了能量损耗，效率下降在0.73个百分点以内。此外，研究还表明，配备波浪母线尾水管的机组，其动静干涉导致的压力脉动在尾水管进口壁面处幅值衰减速度更快，最大降幅达到69.98%。
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  流体工程

  喉管进口喇叭口型线对射流泵抽吸性能的影响

  赵顺超, 李宁, 于法浩, 田文尧, 夏宏泽, 王通, 喻小刚

  2026, 44(6): 581-587. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.25.0092

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  为提升射流泵抽吸性能，基于离心泵叶轮流道设计方法对喉管进口喇叭口型线进行优化设计，通过控制流道中线与过流断面面积变化曲线的光顺程度构建3组对比方案。采用数值模拟方法对内部流场、速度分布、压力分布及涡量特征开展对比分析，揭示型线对泵内流动特性与能量损失的影响规律，并搭建试验平台对仿真结果进行实测验证。研究结果表明，优化后的喉管进口喇叭口型线可显著改善泵内流动状态，减小局部流动损失与涡旋耗散，有效延长射流核心区长度并扩大低压作用范围，进而提升抽吸能力。其中，过流断面面积变化曲线最光顺的方案2性能最优，被吸液流量较原型提升16.16%，试验实测提升15.78%，仿真结果与试验结果误差小于2%，验证了该设计方法的准确性。流道型线越光顺，越能抑制流动分离、降低能量损耗，相关结论可为射流泵结构优化与性能提升提供可靠设计方法与理论支撑。
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  流体工程

  泵站拦污栅淤堵对进水流道内水流流动特性的影响

  汪辉, 王瑄, 宋希杰, 李明慧, 刘辉, 严杰, 卢永刚

  2026, 44(6): 588-595. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.25.0004

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  为研究拦污栅淤堵对泵站进水流道内流特性的影响规律，基于RNG 湍流模型，应用计算流体力学数值模拟方法对轴流泵进水流道内水流流动进行分析，对立式轴流泵装置在4种不同淤堵方案下进水流道进口断面流态、压力分布、旋涡分布、湍动能及流速均匀度进行研究。研究结果表明：拦污栅淤堵导致进水流道进口处流速分布严重不均，淤堵区域形成低速区，而未淤堵的周边出现高速区，最大流速由方案1未淤堵时的1.38 m/s增长至方案4的1.89 m/s，淤堵导致断面水压力显著降低；由于淤堵导致流态紊乱，进水流道内形成复杂旋涡结构，旋涡数量随淤堵面积增加而增多，且主要集中于淤堵区域；随着淤堵量的增长，湍动能升高，流速均匀度由无淤堵时的56%最低下降至45%，降低了11个百分点。研究成果可为泵站拦污栅清污设计及运行维护提供理论依据，具有一定的学术价值和理论意义。
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  流体工程

  振动控制静电微射流雾化特性试验研究

  周帅旗, 罗翔宇, 葛曦, 赵文胜

  2026, 44(6): 596-602. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.24.0224

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  采用压电陶瓷促动器实现对微射流外加正弦振动激励，建立了振动控制静电微射流雾化特性试验平台，利用高速摄像技术，研究了在外加振动作用下无水乙醇简单射流模式的形态变化规律；通过对射流稳定段长度的分析，探究了不同振动参数对射流稳定性的影响。结果表明：通过压电陶瓷促动器外加振动加剧了静电微射流从曲张不稳定向鞭动不稳定的转变，加速了鞭动不稳定向鞭动辅助分岔变化，扩展了鞭动辅助分岔发生范围，并使出现枝状破碎所需要的电压升高。随着振动频率的提高，射流稳定段长度持续缩短。鞭动不稳定形态相比曲张不稳定形态，受振动频率变化的影响更为显著，在电邦德数下，鞭动形态稳定段长度下降幅度为83.2%。随着振动幅度的提高，射流稳定段长度逐渐缩短。曲张不稳定形态和鞭动不稳定形态在振动幅度为7.5 μm时较无振动工况下降幅度分别为44.4%，64.6%，鞭动不稳定形态稳定段长度更容易受到振动幅度变化的影响。
水利水电工程
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  水利水电工程

  水淬对生活垃圾焚烧灰渣及其混凝土性能的影响

  石东升, 赵世杰, 任东东, 邢震, 马政

  2026, 44(6): 603-611. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.24.0212

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  为改善生活垃圾焚烧灰渣的骨料性能及灰渣细骨料混凝土强度，文中采用水淬处理工艺对灰渣进行处理，并分析了水淬处理对灰渣骨料性能、矿物组成及水硬性的影响。通过设计灰渣及水淬灰渣混凝土的试验，采用3种水胶比（0.2，0.4，0.6）和3种代砂率（0%，50%，100%），系统研究了灰渣与水淬灰渣混凝土的基本力学性能，并建立了水淬灰渣细骨料混凝土力学性能的定量关系公式。结果表明：水淬处理后，水淬灰渣的堆积密度与表观密度均有所提升，吸水率及压碎指标值均显著降低；水淬处理显著降低了灰渣的结晶度并改善其潜在水硬性；从水淬灰渣中浸出的有毒物质符合国家标准限值要求；在相同配合比条件下，水淬灰渣混凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度均高于灰渣细骨料混凝土，但略低于天然砂混凝土；由于水淬灰渣具有潜在的水硬性，其作为代砂材料制备的混凝土在长龄期（90~180 d）的强度增长率高于灰渣细骨料混凝土和普通天然砂混凝土；采用Poly2D函数建立的水淬灰渣细骨料混凝土定量关系公式具有较高的相关系数。
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  水利水电工程

  不同温度条件下砒砂岩水泥土力学特性试验研究

  董伟, 李佳轩, 刘鑫

  2026, 44(6): 612-619. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.25.0001

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  为探究温度作用对砒砂岩水泥土力学特性的影响，对不同环境温度(20,0,-5,-10,-15 ℃)条件下7%水泥掺量的砒砂岩水泥土进行无侧限抗压强度试验和土工数字系统动三轴试验。基于无侧限抗压强度试验获得的应力-应变曲线，从能量吸收角度分析温度对砒砂岩水泥土抗压强度的影响。通过可控温GDS循环动三轴试验研究砒砂岩水泥土在循环荷载下的动态响应特性，重点分析-15~20 ℃温度域内材料的力学性能演化规律与能量耗散机制。结果表明：峰值应力与温度呈负相关关系，与常温组（20 ℃）的峰值应力相比，0，-5，-10，-15 ℃的峰值应力分别提高了65.87%，90.46%，163.60%及229.38%，峰值应变在孔隙水相变温度区间（约-5 ℃）附近呈现显著转折；预裂能、压缩时吸收的裂纹能和压缩时吸收的后裂纹能，均随温度降低呈增长趋势，总能量吸收值在-15 ℃时较20 ℃时提高515.62%。在等幅值循环荷载下，随温度降低，砒砂岩水泥土的动弹性模量逐渐增大，阻尼比与累积塑性变形逐渐减小，与常温组的平均动弹性模量相比，0,-5,-10,-15 ℃条件下的动弹性模量分别提高了63.7%,88.1%,96.8%及103.0%。
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  水利水电工程

  水电机组甩负荷过程参数区间不确定性研究

  闫懂林, 郑阳, 贾鹏伟

  2026, 44(6): 620-627. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.25.0050

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  水电机组甩负荷过渡过程的动态响应特性直接影响电站的安全稳定运行，而传统研究主要基于确定性理论和模型进行分析，未充分考虑机组实际运行中的参数不确定性影响。针对这一问题，构建了一种基于区间不确定性分析的机组建模方法，并利用蒙特卡洛模拟进行求解，以揭示机组参数不确定性对系统响应的传播特性，并评估典型参数在不同不确定度下的系统可靠性表现。研究结果表明，上下游水位、机组的飞轮力矩以及调压室的流入流出系数的不确定性对机组的动态响应具有较大影响；此外，多种不确定性参数的耦合作用会显著放大系统输出响应的不确定性，甚至导致系统超出可靠性控制边界。相关研究成果不仅丰富了水电机组甩负荷过渡过程建模分析体系，同时也为机组的安全稳定运行提供了理论支持和技术保障。
农业水土工程
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  农业水土工程

  基于多目标优化与SWAT-MODFLOW耦合模型的黑河中游灌区水资源优化配置

  李嘉楠, 靳涛阳, 胡广录, 陈宁, 王涛, 陈坤, 田凯夫

  2026, 44(6): 628-638. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.25.0128

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  针对黑河中游灌区水资源紧缺、地下水超采加剧的问题，以张掖市大满灌区为研究区，构建兼顾经济发展、供水安全与地下水保护的水资源优化配置体系。建立SWAT-MODFLOW地表水-地下水双向耦合模型，并集成多目标粒子群优化算法，构建以经济效益最大化、缺水风险最小化、地下水埋深偏差最小化为目标的动态优化系统，实现水文状态与配置方案的双向动态反馈，采用逼近理想解排序法优选配置方案。若持续执行2026年优化配置方案，预计到2030年灌区地下水埋深平均减小0.21 m，经济效益可达90 523.20万元，缺水率平方和为0.005 2，可显著压减地下水开采、优化区域用水结构。文中构建的优化配置体系，可为西北干旱区大型灌区水资源可持续利用提供量化决策依据。
  
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  农业水土工程

  根区水分空间匹配的深层灌溉促进柑橘增产提质

  葛佩琳, 郏子晨, 帅佳明, 朱瑾瑾, 彭遥, 胡优

  2026, 44(6): 639-648. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-8530.25.0118

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  为探究深层灌溉对红壤丘陵区柑橘园土壤储水及产量与品质的影响，在江西省典型柑橘园开展试验，设置3个灌溉深度：D1（25 cm），D2（50 cm），D3（100 cm）；3个灌水量水平：W3（充分灌溉：灌溉上限为100%田间持水率）、W2（轻度亏缺灌溉，灌水量为W3的75%）、W1（重度亏缺灌溉，灌水量为W3的50%），共9种处理。结果表明，D2W2处理在0～120 cm土层形成稳定湿润区，有效覆盖柑橘主根区（0～80 cm），根区储水量较D1W2和D3W2处理分别提高8.74%和16.43%。该处理下柑橘单株产量最高（58.13 kg/株），糖度最高（15.93%），酸度最低（0.46%），糖酸比最优（34.63）。D2W1处理的灌溉水利用效率最高(11.15 kg/m³)，略高于D2W2处理（11.03 kg/m³）。采用逼近理想解排序法综合评价得出D2W2处理得分最高，为最优灌溉模式。建议在红壤丘陵区柑橘园推广灌水器埋深50 cm结合轻度水分亏缺（75%充分灌溉量）的深层灌溉模式，以实现节水、增产与提质的协同目标。