叶片形状对倒伞曝气机性能的影响

为了探究直叶片和倾斜叶片对倒伞曝气机性能的影响,获得不同叶片形状倒伞曝气机驱动下氧化沟的流场特性,以1个符合几何相似、运动相似和动力相似理论的缩比双倒伞曝气机驱动下的氧化沟模型为研究对象,采用VOF自由液面模型与标准k-ε湍流模型相结合的方法,对不同叶片形状的倒伞曝气机驱动下的氧化沟内部流动进行了三维数值模拟.结果表明,2类倒伞曝气机消耗的功率相近,叶片形状的不同影响着倒伞曝气机的充氧能力和推流能力:直叶片倒伞曝气机驱动下,氧化沟过轴截面的气相体积分数较倾斜叶片大0.66%;直叶片倒伞曝气机对表层水域的推动能力较强,而倾斜叶片倒伞曝气机则对底层流体有较强的推动能力,沟底死水区相较于直叶片倒伞曝气机减小0.70%,且倒伞曝气机附近的流体能以较快的速度流向壁面;在双倒伞曝气机驱动下,氧化沟内的流动呈对称分布,下游倒伞曝气机能够明显提升和加速来流速度.     

微孔曝气式增氧机增氧性能试验

为了研究注水深度对微孔曝气式增氧机增氧性能的影响,采用SC/T 6009—1999《增氧机增氧能力试验方法》规定的试验方法。以直径为10 m的水池作为测试平台,测试分析微孔曝气增氧机的增氧能力和功力效率,从而研究池内注水深度对微孔曝气增氧机增氧能力及动力效率的影响。结果表明,微孔曝气增氧机具有较强的增氧性能,其增氧能力随着试验水池注水深度的增加而增大;动力效率随着注水深度的增加而增加。得出水深是影响微孔曝气增氧机性能的重要因素,因此需研究出更适用于微孔曝气增氧机增氧性能试验的试验方法。      

压力与表面活性剂对循环曝气氧传质特性的影响

利用水肥气耦合自动灌溉设备进行曝气,研究工作压力(0.05,0.10和0.15 MPa)和表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS; 0,5,10和15 mg/L) 2因素12个组合条件对循环曝气过程中溶解氧及氧传质系数的影响.结果表明:在循环曝气中,饱和溶解氧随着工作压力的提高显著提升36%以上(P0.05);与清水条件相比,活性剂的添加显著提高了饱和溶解氧值(P0.05),提升的最大值为22.82%.工作压力的升高对氧传质系数的提高均在17%以上,活性剂浓度的升高对氧传质系数的提高均在52%以上.综合曝气过程中溶解氧及氧传质系数,0.15 MPa的工作压力和5 mg/L的活性剂添加浓度是适宜的曝气组合.研究结果可为曝气参数的优化提供理论支持.     

深水自吸式潜水曝气机的设计与试验

为了改进自吸式潜水曝气机的深水曝气性能,提高其浸深充氧能力和动力效率,研究了曝气机性能并设计了新的样机.基于潜水曝气机的结构特点及射流原理,在面积比为2.254,.00,5.06和6.25时,分别改变喷嘴形状、喉嘴距、喉管长度、工作压力和流量,进行了大量的试验,得出了不同面积比下的流量比与压力比曲线.在此基础上,拟合了最佳性能曲线,归纳了设计方法.根据要求的流量比和最佳性能曲线,可以查出对应的压力比和面积比,确定出合理的潜水泵工况和曝气机的几何尺寸,据此设计了新的样机,并对其进行了试验.结果表明：该样机将自吸潜水曝气机的最大潜水深度提高到10 m,在此水压头下,水气混合均匀,射流有力,7.5 kW的功率,进气量达到122 m3/h,产生的气泡细密、均匀,在水下滞留的时间长.     

低比转速叶轮叶片数的选择准则

离心叶轮叶片数的正确选择是提高叶轮水力性能的重要措施.通过考查国外最新速度系数法设计资料和分析影响叶轮流道脱流和园盘摩擦损失的多种因素,提出了与传统观点相反的结论：增加低比转速离心叶轮叶片,并不是改善叶轮水力性能的有效途径,在合理选定叶片包角、叶轮出口宽度及优化叶轮直径的条件下,适当降低低比转速叶轮叶片数,对提高叶轮水力效率、消除离心泵的特征曲线的驼峰都有重要意义.这一新观点为设计人员正确确定低比转速叶轮叶片数提供了重要参考.     

大出口角叶轮离心泵输送粘油性能计算

采用FLUENT计算了44°大出口角叶轮离心泵输送水和粘油的水力性能,通过研究叶轮理论扬程、滑移系数、水力损失系数等重要参数,重点研究了液体粘度对泵水力性能的影响,并将计算的泵扬程和效率与试验数据进行了对比.分析了＂扬程突升＂现象和叶轮理论扬程曲线出现驼峰的原因.结果表明,计算的泵扬程和效率与试验值仅能部分吻合.虽然能够预测出＂扬程突升＂现象,但是不能象试验那样在较宽粘度范围内得到维持.小流量工况的蜗壳与叶轮的强烈作用是叶轮理论扬程出现驼峰的原因.增加叶片出口角会使各个工况下的蜗壳和小流量下叶轮水力损失加大,但大流量下叶轮水力损失下降.     

叶轮与导叶叶片数匹配对井用潜水泵性能的影响

叶轮与导叶叶片数对泵的扬程、效率等都具有较大的影响。选取250QJ140型井用潜水泵作为研究对象,采用数值计算与试验相结合的方法,在叶轮与导叶叶片数组合变化下,对井用潜水泵的性能变化规律和内部流场分布进行了研究。基于不改变其他几何参数的原则,建立16组不同叶片数组合的两级井用潜水泵模型。采用ANSYS ICEM软件对各组模型分别进行了结构化网格划分,进而在ANSYS CFX商用软件中对各组模型进行了多工况定常数值计算。各组数值计算均选用标准k-ω湍流模型和标准壁面函数,获得了各组模型在不同工况下的性能预测值。通过各组方案性能预测值的对比可以发现:在额定流量工况下,当叶轮与导叶叶片数均为7时,井用潜水泵模型的效率最高。在小流量工况和大流量工况下,泵内的介质流动角度发生了变化。在小流量工况下,增加叶轮与导叶的叶片数可以提高叶片对于液体介质的整流,进而提高井用潜水泵性能;在大流量工况下,较少的叶轮与导叶叶片数更能减轻叶片对液体介质的排挤作用。将大流量工况下性能较好的方案6进行了样机制造和性能试验,结果表明,模型性能较好,在额定流量工况下,扬程预测值比试验结果低2.4%,轴功率预测值比试验结果低1.6%,效率预测值比试验结果高1.1%,数值预测结果与试验结果随流量的整体变化趋势一致,证实了本文中数值计算的准确性。     

离心式消防泵性能影响因素及内流场分析

采用SIMPLEC算法及标准k-ε湍流模型,把消防泵叶轮和泵体作为一个整体,在全扬程范围内对10种不同设计方案下的扬程、功率和效率进行了数值计算.结合外特性预测结果、内部静压、流线和湍动能分布,讨论了低比转速消防泵性能影响因素,得出以下结论：叶片出口角和叶片数对扬程和驼峰的影响较明显,增加分流叶片后,扬程提高明显;增加合理布置的分流叶片可以提高泵的扬程和效率,改善叶轮内部流动和湍动能分布;泵体的喉部面积对性能影响非常敏感,其可以有效控制高效区范围和最高效率.     

旋壳差速效应对旋喷泵性能影响

以旋喷泵为试验对象,完成了旋壳与叶轮同步变转速性能试验以及旋壳与叶轮非同步差速数值研究.为避免各向同性涡黏假设,数值计算选择雷诺应力RSM linear pressure-strain模型,将数值计算与试验结果对比以验证其可信度.结果表明:变转速试验中该泵的流量与扬程符合相似定律,最优效率基本保持不变,各转速下最优效率的最大偏差为3.1%,趋于常数.差速试验中旋壳转速在升高引起径向液体压力梯度增大,导致旋壳内任意位置半径r大于叶轮出口半径r₂区域的液体压力增加,而旋壳内任意位置半径小于叶轮出口半径区域液体的压力降低.受叶轮与旋壳差速扰动影响,集流管进口和尾涡区域湍流动能数值普遍较高,该区域能量损失大,涡的大小、形态、涡心位置随旋壳转速不断变化,主要分布在叶轮出口与流动中心区.与额定工况相比,旋壳转速的升高能够提高旋喷泵的扬程,但由内壁面带动液体快速旋转增加液体能量的方式会导致泵效率下降.旋壳转速在一定范围内的降低有利于能源的高效利用,提高泵效率,该泵试验范围内最优旋壳与叶轮转速比为0.75,研究结果对今后旋喷泵差速运行有指导意义.     

超低比转速高速离心泵复合式叶轮的正交设计

针对影响超低比转速高速离心泵复合式叶轮短叶片设计的叶片数、叶片径向进口的相对位置、叶片周向偏置度及偏转角等4个主要因素,设计了16种不同短叶片型式的复合式叶轮.通过对正交设计方案结果的极差分析,得出各因素水平对扬程和效率影响的主次顺序分别为短叶片数、偏转角、周向偏置度、径向进口的相对位置和短叶片数、径向进口的相对位置、周向偏置度、偏转角,从而得到超低比转速高速离心泵复合式叶轮短叶片的最佳设计方案.利用CFD软件,分别对采用常规叶轮和正交设计的复合式叶轮两种方案进行了数值模拟和性能预测.结果表明,采用正交设计的复合式叶轮内部压力场和速度场分布合理,Q-H曲线更加平坦,Q-η曲线最高效率点向大流量偏移,在相同设计方案下,复合式叶轮离心泵在大流量工况条件下工作性能良好.     

三种增氧机增氧性能研究

为了更准确地评价池塘养殖中主要的三种不同增氧方式的增氧机的性能,通过标准水池试验和养殖池塘中实地试验,研究了三种增氧机的增氧方式在清水试验中的增氧能力、动力效率和养殖池塘中的溶解氧均匀度与水温均匀度的变化。结果表明,曝气式增氧机增氧能力和动力效率最好,增氧能力比水车的高55.1%,动力效率比水车的高出64.0%。增氧能力和动力效率从高到低依次是曝气式、叶轮式和水车式。水车增氧机对养殖池溶解氧的均匀度提升最快,最高的达到46.43%,曝气增氧设备对养殖池溶解氧的均匀度提升达到29.46%;对养殖池水温均匀度的提升,三种增氧机都不是很明显。该研究为在池塘养殖中合理运用不同增氧方式提供了有益的借鉴。     

基于建模预测与关系规则的养殖水体溶解氧含量调控方法

为了保证养殖水体溶解氧充足,水产养殖普遍采用全天大功率开启增氧机的生产方式,这造成了很大的能源消耗。针对上述问题,本文提出了一种基于建模预测与关系规则库的溶解氧调控方法,首先构建了一种自适应增强的粒子群优化极限学习机预测模型（AdaBoost-PSO-ELM）,实现溶解氧含量的准确预测;然后进行增氧预实验,采用曲面拟合方法对溶解氧初始含量、曝气流量和增氧机开启时间之间的作用关系进行精确量化,构建关系规则库;最后专家系统基于溶解氧含量预测值,调用已建立的关系规则库,合理控制增氧机的开启功率与时间。与其它常规的预测模型相比,AdaBoost-PSO-ELM模型的MSE、MAE和RMSE均为最优,分别为0.0055mg2/L2、0.0531mg/L、0.0745mg/L,可以实现溶解氧的准确预测。增氧实验结果表明,基于三次多项式的先验方程能够对〖JP2〗溶解氧初始含量、曝气流量和增氧机开启时间之间非线性关系进行准确量化,拟合R2均在0.99以上。由此可知,基于量化结果所构建的规则库与预测模型相结合能够合理控制增氧机的开启功率与时间,节省电能和提高养殖效率。     

基于建模预测与关系规则的养殖水体溶解氧含量调控方法

为了保证养殖水体溶解氧充足,水产养殖普遍采用全天大功率开启增氧机的生产方式,这造成了很大的能源消耗。针对上述问题,本文提出了一种基于建模预测与关系规则库的溶解氧调控方法,首先构建了一种自适应增强的粒子群优化极限学习机预测模型（AdaBoost-PSO-ELM）,实现溶解氧含量的准确预测;然后进行增氧预实验,采用曲面拟合方法对溶解氧初始含量、曝气流量和增氧机开启时间之间的作用关系进行精确量化,构建关系规则库;最后专家系统基于溶解氧含量预测值,调用已建立的关系规则库,合理控制增氧机的开启功率与时间。与其它常规的预测模型相比,AdaBoost-PSO-ELM模型的MSE、MAE和RMSE均为最优,分别为0.005 5 mg²/L²、0.053 1 mg/L、0.074 5 mg/L,可以实现溶解氧的准确预测。增氧实验结果表明,基于三次多项式的先验方程能够对溶解氧初始含量、曝气流量和增氧机开启时间之间非线性关系进行准确量化,拟合R²均在0.99以上。由此可知,基于量化结果所构建的规则库与预测模型相结合能够合理控制增氧机的开启功率...     

不同叶片型式旋流泵能量转换机理分析

针对旋流泵内部流动结构形式所引起的整机效率下降问题,以卧式150WX-200-20型旋流泵为研究对象,进行旋流泵水力和结构设计,运用Pro/E三维设计软件建立前弯型和后弯型两种折叶片三维模型。设计6组前弯和后弯叶片为对照组,采用CFD流体计算软件进行数值计算,以两种折叶片组成叶轮型式为研究对象,结合叶片进出口速度三角形,对旋流泵不同叶轮的做功过程和能量损失过程进行了分析,从而找到两种不同叶轮型式下的能量损失传递转换机理。研究发现,对于旋流泵效率而言,在设计流量点之前,前弯叶轮的效率高于后弯叶轮效率;在设计流量点之后,后弯叶轮效率高于前弯叶轮效率。对于两种不同型式的叶轮,在设计流量点之前,前弯叶片的做功能力更强,能量损失更小;在设计流量点之后,后弯叶片的做功能力更强,能量损失更小。     

叶片式抛送装置气流流场数值模拟与优化

应用计算流体力学软件Fluent对9R-40型揉碎机叶片式抛送装置内部的三维气流流场进行了数值模拟.并对计算出的出料直管处的气流速度与试验值进行了比较,检验了数值模拟的可靠性.同时,对其叶片数、叶片倾角、抛送外壳形状及出口处倒角等几何参数的不同变化作了对比模拟,得出4叶片、圆形外壳、后倾叶片更有利于抛送.且出口处圆弧半径不宜太大.     

用正交试验研究分流叶片主要参数对性能影响

选择分流叶片周向偏置角度、偏转角、分流叶片进口直径以及叶片数4因素,每个因素各取3水平,制定了L9（3^4）正交试验方案．采用熔丝沉积成形（FusedDepositionModeling,FDM）工艺制作叶轮,并同时制作了不含分流叶片的三个叶片数的叶轮．对其进行外特性试验研究,结果表明：添加分流叶片后对性能的共同影响趋势是泵的Q-H曲线更加平坦,Q-η曲线向大流量偏移,高效区变宽,Q-P曲线更加陡峭．分析了各个因素水平对性能的影响趋势,经过极差尺分析得出各因素对扬程和效率影响的主次顺序、还针对大流量点的试验结果进行分析,发现其各个因素对性能的影响顺序不变,性能达标的方案数增多,说明在同样设计条件下,带分流叶片离心泵更适合于大流量工况运行．     

前伸式双叶片污水泵设计和通过能力试验

阐述了前伸式双叶片污水泵运行效率高、振动小、噪音低、运行平稳、固体通过能力好,特别是纤维性固体的通过能力好等特点,分析了该泵叶轮结构特点,提出了叶轮水力设计方法,通过卖例说明其设计过程,并对设计的前伸式双叶片污水泵进行了试验验证．指出前伸式双叶片污水泵具有良好的综合性能的原因在于：采用叶片式结构,具有与普通叶片泵相当的效率;采用2叶片叶轮,减少流道的拥堵,提高了固体颗粒的通过能力;叶片大幅度前伸,对于少叶片数的泵来说,只要设计得当,不会引起进口排挤,有利于大大提高抗缠绕能力．