高扬程无过载潜水排污泵的优化设计与试验

为实现低比转速潜水排污泵高扬程、高效率、无过载性能的统一,该文对WQS150-48-37型低比转速潜水排污泵采用不同设计方法,经优化得出3种方案。应用Pro/E软件建模,结合Fluent软件对3种方案进行了多工况内部流场分析和性能预测,并与外特性试验结果对比。研究结果表明：采取增大叶片包角、减小出口角,控制流道扩散程度和增大蜗壳直径等方法可以得到满足高效率、高扬程、无过载要求的设计方案。其中,突破传统离心泵设计方法的新型通道式叶轮高效区范围更宽,扬程曲线陡降,无过载性能较好,可为高扬程无过载潜水排污泵的进一步优化设计提供参考依据。     

离心泵径向导叶正叶片参数的优化设计

针对工业生产中常见的节段式多级泵径向导叶和叶轮匹配程度较低的问题,该文借鉴面积比原理,利用数学关系给出了径向导叶正叶片参数确定的新方法。基于FLUENT软件,采用标准k-ε模型、SIMPLEC算法对径向导叶式离心泵单级叶轮与导叶进行了数值验证。结果表明:导叶喉部面积对离心泵性能影响重大,Anderson的面积比系数对导叶式离心泵偏大;正导叶参数的优化设计能提高离心泵的效率,该文设计的最优模型相比传统方法设计的模型,设计工况下扬程提高2.3m,效率提高1.6%,优化设计有效。该研究可为节段式多级泵的水力优化提供参考。     

低比转速复合叶轮离心泵停机过程水力特性

离心泵的瞬态水力特性对于系统的安全可靠运行至关重要,因此掌握其在过渡过程中的水力性能对于优化水力设计、提升可靠性具有重要价值。为探索低比转速带分流叶片的复合叶轮离心泵在突然断电停机过程中的水力特性,在8个不同稳态流量比的情况下,测量了一台比转速为45的复合叶轮离心泵的转速、进出口压力、扬程、流量、扭矩和轴功率等性能参数随时间的动态变化过程。作为对比参考,还同时测量相同叶片形状和尺寸的普通闭式叶轮离心泵停机过程的水力性能。结果表明:随着停机前稳定流量的增大,叶轮停止转动所需的时间越来越短;转速曲线变得更为陡峭,转速下降曲线基本上为四次多项式函数形式。流量在停机初期较为稳定,大大延迟于转速下降历程;随着停机前稳定流量的增大,流量较为平稳的持续时间呈现出轻微缩短的趋势,而流动完全停止所需的时间却越来越长,与转速曲线变化特性完全相反。扬程和出口静压力与转速的变化规律类似。进口静压变化十分剧烈,但在6.0 s左右趋于稳定。轴扭矩与轴功率的变化趋势基本上一致的,均与转速的变化规律类似。性能参数特征时间随流量比的增加而线性减小。同一流量比条件下,性能参数特征时间由长到短的顺序为流量、扬程、转速、扭矩和轴功率。与普通叶轮离心泵相比,在相同流量比条件下,复合叶轮离心泵性能参数的特征时间有延长的趋势,特别是流量、扬程和转速。     

诱导轮时序位置对离心泵水力性能的影响

对带有诱导轮的离心泵而言,诱导轮相对叶轮的时序位置非常关键。为探讨时序位置对整台离心泵性能的影响,该文以某单级离心泵为研究对象,采用三维黏性非定常数值方法,对诱导轮相对叶轮的3种不同时序位置下离心泵的内部流动进行了模拟,并分析了其外特性、振动特性、空化特性随时序位置的变化。结果表明:随诱导轮时序位置的变化,离心泵的扬程和效率都是先增大后减小,扬程变化达1.3%,效率变化达1.32%;诱导轮叶片尾部压力面的漩涡逐渐消失。时序效应对叶轮与径向导叶间的动静干涉有影响,从而影响叶轮所受径向力的分布及叶轮内部和径向导叶头部的压力脉动特性;合理的时序位置可以改善离心泵的空化性能。     

低比转数离心泵的多目标优化设计

为了提高IS50-32-160低比转数离心泵在设计工况下的扬程和效率,采用数值模拟、试验设计、近似模型和遗传算法相结合的优化方法,选取了泵叶轮的叶片出口宽度、叶片出口安放角和叶片包角3个参数作为设计变量,采用最优拉丁超立方试验设计方法进行20组方案设计,应用ANSYS CFX 14.5软件对各方案进行定常数值计算,得到设计工况下的效率和扬程,并将效率和扬程作为设计目标,根据Kriging近似模型建立了设计目标与设计变量之间的近似函数,采用遗传算法对近似函数进行求解,得到最优的叶轮参数组合。研究结果表明:原始方案的外特性数值模拟结果与试验结果吻合程度较好,设计工况下预测扬程偏差为3.3%;优化后的泵水力效率提高了4.18%,而且近似模型在预测性能的准确性高;通过对比原始方案和优化方案的内流场特性,优化方案内部流动得到改善,优化的叶轮的漩涡区域比原始方案的较小;优化使得效率在主频和次频下的脉动幅值分别下降了1.52和0.84,叶轮内的较大压力脉动强度区域减小,隔舌附近监测点在主频下的压力脉动系数幅值下降了0.02。非定常压力脉动强度降低,从而泵的运行稳定性提高。提出的优化设计方法对低比转数离心泵高效以及无过载特性的优化具有一定的参考意义。     

不等间距叶片对离心泵性能及压力脉动影响分析

为研究叶片不等间距对离心泵性能及压力脉动影响,以一比转数为132.7的离心泵为研究对象,基于转子自动平衡理论建立了3种叶片不等间距叶轮模型,并对模型泵全流场进行了CFD数值计算,获得了模型泵外特性、叶轮内流分布及蜗壳内压力脉动信息。利用外特性试验验证了计算方法的准确性,并对叶片不等间距与原等间距叶轮模型计算结果进行了对比分析。分析表明:叶片不等间距布置会使泵扬程降低,效率升高,且最小角间距越小,扬程下降越明显,效率上升越明显,但最小角间距为45°、50°、55°时,3个工况下的扬程、效率计算值变化幅度均保持在5%以内,满足设计要求;叶片不等间距布置后叶轮工作面附近的低速区更明显,且主要存在于较宽流道,最小角间距越小,低速区范围越大;叶片不等间距模型在145 Hz及其谐频处产生新的压力脉动峰值,一定程度上改善了压力脉动频谱平稳性,其中最小角间距为45°、50°的2种模型在此处的脉动量整体比叶频处脉动量还大。该研究结果可为离心泵优化设计提供参考。     

高扬程潜水排污泵叶轮和蜗壳的匹配优化与试验

为提高高扬程潜水排污泵的性能,该文基于数值模拟、粒子成像测速(particle image velocimetry,PIV)测量和外特性试验并重的研究方法,以比转速为60的高扬程排污泵为研究对象,针对具有超厚叶片的叶轮与3种不同基圆直径的蜗壳进行了匹配优化。数值计算结果表明,具有超厚叶片的高扬程潜污泵蜗壳基圆直径对泵性能影响较大,当其与叶轮直径比D3/D2=1.13时,泵额定点的效率和扬程下降值均小于1%,但当D3/D2增大至1.19时,泵最高效率下降了3.3%;超厚叶片与蜗壳的匹配将直接决定泵内部流场特征,当D3/D2=1.01时,泵内部压力脉动和非定常径向力的峰峰值为D3/D2=1.13时的3倍左右,当D3/D2大于1.13时,其峰峰值变化较小。试验结果表明,兼顾考虑泵的外特性和内流场,方案B(D3/D2=1.13)具有陡降的流量-扬程曲线和饱和轴功率特性,最大轴功率不超过45kW,比国标规定的55kW小10kW,降低了生产成本。泵的高效区范围宽,在设计点泵效率达到71.80%,比国家标准高10.8个百分点;3个超厚叶片形成的3个通道,最大可通过颗粒直径为40mm的固体颗粒。PIV测量结果表明,在较大的流量范围内,叶轮内流场稳定,未出现不良流动现象,且此时泵内的压力脉动和径向力较小。该研究可为"高效率、无过载、无堵塞"的高扬程潜水排污泵的设计研究提供新的思路和实践指导。     

基于NSGA-Ⅱ遗传算法高比转速混流泵多目标优化设计

为进一步探索优化高比转速混流泵水力性能的方法,该文选用比转速为803的高比转速混流泵为研究对象,运用商用软件ANSYS CFX 15.0,选取剪切应力传输(shear stress transport,SST)湍流模型对其内部流动进行计算。以高比转速混流泵的水力效率、扬程为优化目标,采用给定沿叶轮叶片轴面流线的速度矩的分布规律来实现对叶片的间接参数化,以描述该速度矩分布的四次多项式的3个参数为优化变量。采用均匀试验设计安排样本空间,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络拟合优化变量与优化目标间的映射关联,最后结合NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标寻优,取效率最优个体和扬程最优个体与初始模型进行分析:得到了上述3个个体的速度矩分布规律与各微元段包角沿轴面流线的变化趋势,效率最优与扬程最优时叶片包角,即各微元段包角之和,分别为75.15°、67.85°。给出了0.5倍叶高处叶轮导叶的相对流线、速度、静压分布以及0.2倍、0.5倍、0.8倍叶高处叶片相对弦长的静压分布。试验证明,效率最优个体的效率较初始个体提高了1.12%,与CFD(计算流体动力学,computational fluid dynamics)计算结果 1.33%接近。该优化方法改善了叶轮的水力特性,提高了高比转速混流泵的性能,为高比转速混流泵的优化设计提供了参考。     

叶顶间隙大小对螺旋离心泵内部压力脉动的影响

叶顶间隙大小是影响半开式螺旋离心泵内外特性的重要因素之一,为充分探究叶顶间隙大小对其内外特性的影响程度及作用机理,该文以一台比转速237的单叶片螺旋离心泵为研究对象,通过设计叶顶间隙专用调节机构,分别调整叶顶间隙大小至0.3、0.5和0.8 mm,与叶轮外径的比值分别为0.13%、0.22%和0.35%。针对3种叶顶间隙大小情况,同时进行外特性试验和压力脉动试验研究。压力脉动的监测点包括叶轮进口边、叶轮中部、蜗壳第三断面和蜗壳隔舌附近。结果表明叶顶间隙大小与叶轮平均直径的比值应介于0.13%~0.22%之间。同时,结合压力脉动试验获得的实测压力波形图、压力系数波形图及频域图,分析了单叶片螺旋离心泵内部压力脉动的规律,为半开式螺旋离心泵的减振降噪提供参考和借鉴。     

叶轮切割形式对中比转数离心泵性能的影响

为了研究叶轮和叶片2种切割方法下不同切割角度对离心泵外特性的影响,采用FLUENT软件模拟了中比转数泵叶轮切割后的内部流动,并预测了相应的外特性;考虑切割角度、切割量和比转速的影响,对现有切割公式进行了修正。外特性预测结果表明,在相同切割量下,切割叶轮后的扬程降低量明显大于切割叶片后的扬程降低量;切割角度在0～10°范围内,正向斜切的效率高于正切和反向斜切;切割叶轮时的轴功率明显小于切割叶片时的轴功率;切割角度在10°～10°范围内,斜切的轴功率均低于正切的轴功率。内部流场分析表明,在相同切割量下,随着叶轮切割角度的增大,正向斜切明显减弱了正切时的涡流现象。无论正切还是斜切,切割叶片的效果优于切割叶轮。研究结果可为中比转数离心泵的叶轮切割提供参考。     

二氧化硫伤害不同质地叶片的组织症状观察

对质地不同的叶片受 SO_2伤害后组织症状观察表明:(1)叶片厚度变化革质叶最小,纸质叶居中,肉质叶最大。(2)叶肉细胞色泽革质叶为褐色,纸质叶为黄绿色或黄褐色,肉质叶淡灰色。(3)细胞壁变形程度革质叶小,纸质叶居中,肉质叶最大。(4)胞间隙增大是纸质叶比革质叶大,肉质叶反而缩小。(5)质壁分离现象革质叶最明显,纸质叶和肉质叶相似,都不如革质叶明显。(6)叶绿体变形是革质叶最大,纸质叶、肉质叶次之。(7)革质叶的叶脉受害最轻、纸质叶次之,肉质叶最重。     

秋水仙碱诱导兰州百合四倍体

用兰州百合鳞片气培诱导小鳞茎,培养不同时间后用不同浓度的秋水仙碱处理带小鳞茎的鳞片,然后转入无菌培养,3个月后对植株进行倍性鉴定。结果表明:气培7d时用0.1%的秋水仙碱溶液浸泡处理40h诱导效果最好。四倍体植株形态特征是叶片表面略显粗糙,有时还略呈扭曲状,植株较二倍体粗壮,根系较二倍体肥大。     

山地酿酒葡萄园土壤理化性质分析

对陕西省渭北高原山地3个不同海拔高度酿酒葡萄园0 ～ 60 cm土层土壤的理化性质进行了研究.结果表明:各葡萄园土壤pH均在8.0左右,属碱性土壤;土壤有机质和N、P、K等大量元素含量偏低,各种微量元素除了B含量很低以外,其他元素均含量丰富;各葡萄园土壤理化性质差异很大,从整体上看海拔最低点的最好.土壤养分中速效N、P、K含量与黏粒(＜0.002 mm)含量之间呈显著的正相关,与粉粒(0.002 ～ 0.02 mm)含量之间呈显著的负相关.     

基于资产负债法的福建省区域可持续发展能力研究

以福建省9个地级市为地理单元样本,从人口、经济、资源和环境4个方面选取涉及区域可持续发展能力的相关指标,采用资产负债方法评估了这些地理单元在这4个方面的可持续发展状况及总体可持续发展状况。结果表明,这些地理单元的总体可持续发展能力强弱的排序依次为厦门、福州、泉州、三明、龙岩、漳州、莆田、南平、宁德。其中前4名的净资产得分均大于0,处于可持续的状态;而后5名的净资产得分均小于0,处于不可持续的状态。以此为基础,进一步依据最优分割方法将这些地理单元划分为4种类型:可持续发展强型（厦门、福州、泉州）、可持续发展较强型（三明）、可持续发展较弱型（龙岩、漳州、莆田、南平）、可持续发展弱型（宁德）,并逐一分析了各个类型的可持续发展特征。     

首次在苏铁类植物中发现导管

本研究通过对鳞秕泽光铁的羽片进行离析观察和电镜观察,发现其木质部中具有导管,导管类型有６种,其中环纹、螺地管为单穿孔板、梯纹、孔纹、网纹等导管为复穿孔板。这是首次在苏铁类植物中发现导管,对于植物学多门学科领域具有极为重要的意义。     

重庆市全新统冲积物发育土壤的系统分类研究

为明确重庆市第四系全新统(Qh)冲积物发育土壤在中国土壤系统分类中的归属,本文以该成土母质发育的土壤为研究对象,挖掘9个典型土壤剖面,通过野外观测、分层取样及理化性质分析等,依据现行中国土壤系统分类检索,对其进行分类和命名,并与发生分类进行参比。结果表明:9个供试土壤剖面分别归属于雏形土和新成土2个土纲,5个亚类,其中5个为石灰淡色潮湿雏形土,1个为铁质简育常湿雏形土,1个为斑纹简育湿润雏形土,1个为潜育潮湿冲积新成土,1个为石灰潮湿冲积新成土;隶属于发生学分类潮土土类的6个供试剖面分别归为系统分类中淡色潮湿雏形土、简育常湿雏形土和简育湿润雏形土3个土类,而隶属于发生学分类新积土土类的3个供试剖面则分别归为系统分类中淡色潮湿雏形土和潮湿冲积新成土2个土类。结合成土环境分析可知,地形、气候和母质是影响重庆市第四系全新统冲积物发育土壤系统分类的重要因素。     

阔叶幼林取代杉木林后的土壤肥力研究

研究了3种阔叶混交幼林的土壤肥力，并将其肥力特征与杉木幼林进行对比研究。3种林分的立地条件相似常绿阔叶混交林1由12种观赏树种组成，常绿阔叶混交林2由7种速生乡土阔叶树种组成，常绿阔叶混交林3由12种阔叶树种组成。结果表明，各林地的土壤呈强酸性。常绿阔叶混交林1的土壤有机质、全氮和有效磷含量居各林地之首，其余的养分含量也大于或近似于杉木林地；常绿阔叶混交林2的全磷、全钾、有效氮、有效钾含量在4种林分中最高，有机质、全氮和有效磷含量也较高，说明这两种阔叶混交林有效地改善了土壤养分状况。常绿阔叶混交林3的土壤有机质、全氮和有效氮含量大于杉木林地，但是全磷、全钾、有效磷、有效钾含量小于后者。常绿阔叶混交林地1和常绿阔叶混交林地2的细菌、真菌和放线菌数量大于杉木林地，脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性也较高，表明这2种阔叶混交林显著地改善了林地肥力。     

铁炉渣施加对稻田水养分动态的影响

为了阐明铁炉渣施加对稻田水养分动态的影响,对福州平原稻田不同铁炉渣施加水平下稻田水养分动态进行测定与分析。结果表明:对照、处理一、处理二、处理三样地稻田表层水中磷酸盐含量分别为657.3,622.2,546.8,474.1μg/L;铵氮含量分别为3.9,3.5,3.1,2.4mg/L;硫酸盐含量分别为82.8,69.1,66.0,69.6mg/L;溶解性有机碳含量分别为13.1,14.4,14.2,13.4mg/L。0-10cm土壤水中磷酸盐含量分别为135.4,141.7,161.1,201.4μg/L;铵氮含量分别为3.0,4.8,5.5,5.1mg/L;硫酸盐含量分别为84.6,59.1,81.6,70.6mg/L;溶解性有机碳含量分别为37.6,46.0,44.5,43.6mg/L。10-20cm土壤水中磷酸盐含量分别为68.6,100.3,113.8,141.6μg/L;铵氮含量分别为4.7,4.9,8.7,5.6mg/L;硫酸盐含量分别为81.9,75.1,62.8,60.0mg/L;溶解性有机碳含量分别为55.5,43.8,58.3,48.8mg/L。20-30cm土壤水中磷酸盐含量分别为138.0,156.1,166.6,188.6μg/L;铵氮含量分别为2.3,2.3,4.2,4.7mg/L;硫酸盐含量分别为78.6,61.5,70.2,73.3mg/L;溶解性有机碳含量分别为49.4,42.8,50.1,45.4mg/L。表层水中磷酸盐、铵氮和硫酸盐含量对照样地高于处理样地,0-30cm土壤水中磷酸盐、铵氮对照样地低于处理样地,硫酸盐含量高于处理样地,溶解性有机碳变化特征不明显。     

江苏省如皋市土壤中量元素含量有效性评价

为平衡施肥提供依据,本文应用GPS定位技术采集了江苏省如皋市290个代表性土样,并对土样中钙、镁、硫、硅4种中量元素有效态含量进行了检测和评价。结果显示,全市土壤交换性钙、交换性镁、有效硫和有效硅平均含量分别为4 570、403、26和144 mg/kg。如皋市土壤交换性钙、镁含量丰富,但在各土系土壤间分布不均。有效硫和有效硅同时存在缺乏和过高现象。整体来看,有近1%的土壤缺硅,约14%的土壤缺硫。土壤交换性镁和有效硅的含量为中等变异,交换性钙和有效硫的含量属于高度变异。相关分析显示,4种中量元素有效性与土壤pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾含量存在不同程度的相关性。如皋市土壤中量元素有效性不仅与成土母质关系密切,同时受土壤理化性状以及肥料施用的重要影响。今后中量元素肥料的施用应考虑多种因素,以实现平衡施肥。     

甲基营养型芽胞杆菌WM7低温响应转录谱分析

为从分子水平揭示甲基营养型芽胞杆菌WM7低温响应机制,采用高通量测序技术对低温和常温培养的菌体进行转录组测序分析,对部分差异表达显著基因进行RT-qPCR验证。结果表明,共检测到2 029个差异表达基因,其中1 519个低温上调,510个低温下调。GO和KEGG分析显示,1 199个差异表达基因归属细胞组分、分子功能和生物过程3个部分,683个基因参与到225个代谢途径中,其中涉及基因最多的是磷酸戊糖途径、嘌呤和氨基酸合成途径。菌株低温响应主要与脂肪酸代谢、ABC转运体、转录调控、信号转导、碳氮代谢等途径相关。此外,检测到大量差异表达的未知功能基因,多个基因差异表达倍数均大于50倍。本研究从基因表达方面阐述了甲基营养型芽胞杆菌WM7低温响应机制,为全面揭示其低温生长机制奠定了理论基础,提供了基因信息。