分流叶片对高速井泵压力脉动的影响

针对高速井泵采用分流叶片设计带来的稳定性问题,运用Creo3.0软件建立了叶轮、导叶等关键零件的三维模型;在CFX数值模拟数据与外特性试验数据吻合较好的基础上,将分流叶片的进口直径d₁与叶轮外径D₂的比值定义为一个表达分流叶片综合特性参数的量纲一化系数σ.σ分别取值0.60,0.62,0.65,设计分流叶片长短不同的3个叶轮方案,且对各方案的动静干涉区域进行了详细的压力脉动数值模拟计算及分析.结果表明:压力脉动幅值大小与监测点和交界面的径向距离有关,径向距离越大,压力脉动幅值越小;各监测点压力脉动随分流叶片长度的减小逐渐减弱,当分流叶片长度减小到某一临界值以后,压力脉动基本保持不变;当σ=0.62时,压力脉动幅值较小,脉动周期清晰;除中流线上的监测点以外,各监测点压力脉动主频受叶轮叶频的影响较大,分流叶片对中流线上监测点的压力脉动影响较大.     

叶轮出口边对双蜗壳泵压力脉动的影响

泵的叶轮扫掠蜗壳隔舌时产生的压力脉动是引起船用泵振动噪声的原因之一.为尽可能弱化这一影响,分别设计了叶片出口边与前后盖板基本面垂直和倾斜的2种不同形式叶轮,将其配置在相同的双蜗壳中,通过数值计算与样机试验相结合的手段,对蜗壳内9个不同位置的压力脉动情况进行对比分析.结果表明:出口边倾斜的叶轮相比于出口边垂直的叶轮可明显改善蜗壳内次脉动的“驼峰”现象,且可以进一步降低隔舌处主波动的压力峰值;对蜗壳内2个隔舌稍前的位置,出口边倾斜的叶轮反而会使得该点的压力系数幅值明显增大,且该点主波动的周期数发生改变;2种叶轮出口边的不同形式对蜗壳出口位置的压力脉动的影响基本相同;采用出口边倾斜叶轮对改善因叶轮与隔舌间的液流压力脉动是可行的.     

开式离心纸浆泵叶轮流道内部流场PIV试验研究

为研究开式纸浆泵叶轮流道内纤维颗粒对液相流场的影响,采用透明有机玻璃材料制造模型样机,以清水和0.1%质量浓度的头发纤维悬浮液为介质,通过PIV试验对叶轮流道内的流动进行可视化研究.试验结果表明:当输送清水介质时,在大流量工况下叶轮流道内流动稳定,未出现旋涡和低速区;在小流量工况下,当叶轮流道旋转到蜗壳隔舌附近位置时,在叶轮流道中段压力面附近开始产生低速区,且低速区随着叶轮流道靠近隔舌位置和流量减小逐渐增大,在远离隔舌位置的叶轮流道内未产生明显的低速区;受叶片扭曲的影响,在叶轮流道内垂直于泵轴的不同截面上的相对速度大小不同,且随着叶片扭曲程度减小,相对速度差减小;输送头发纤维悬浮液介质时,在纤维颗粒的影响下,叶轮流道内的液相流动相对速度降低,导致在小流量工况下叶轮流道中段压力面附近低速区面积增大;在大流量工况下,纤维颗粒存在使液相流动的相对速度大小分布更均匀.     

Establishing an eyeball-weight relationship for Litopenaeus vannamei using machine vision technology

This study aimed to establish a shrimp eyeball-weight relationship model for Litopenaeus vannamei using machine vision technology. A total of 295 shrimp were sampled from a recirculating aquaculture system (RAS). The long-axis length (d), body length (L), and body weight (W) of each individual was measured. The long axis length of the shrimp eyeball was identified and measured using machine vision technology. Continuous fitting and piecewise fitting models were used to construct the eyeball-weight relationship model for L. vannamei. The continuous fitting relationship model was described as: W = 38.865d^2.7914, while the piecewise model was described as: d < 2 mm, W = 0.0326d^3.7363, R² = 0.9288; 2 mm ≤ d < 3.9 mm, W = 0.0401d^3.104, R² = 0.9629; 3.9 mm ≤ d < 5.8 mm, W = 0.0421d^3.0311, R² = 0.9216; 5.8 mm < d, W = 0.103d^2.6226, R² = 0.9457. The root mean square error (RMSE) of the piecewise fitting model (0.0244, 0.1575, 0.5034, 0.7072) was smaller than the continuous fitting model (0.8229). The correlation coefficient (R²) of the piecewise model (0.9288, 0.9629, 0.9216, and 0.9457) was similar to that of the continuous fitting model (R² = 0.9621). The results indicated that the piecewise fitting model is suitable for calculating the biomass of L. vannamei in RAS and provides a novel way of estimating the biomass of L. vannamei cultured in RAS. The piecewise fitting model can also provide the foundation of evaluating the production of shrimp using underwater image recognition in intelligent aquaculture systems.     

心尖锚的力学分析

设计了一种六齿镍钛合金锚钩用于封堵器等二尖瓣、三尖瓣返流修复系统的心尖固定,并对其力学特性进行研究.通过分析心脏结构及解剖数据,确定锚钩形状和可控尺寸设计变量,利用Solidworks建立锚钩3D模型,运用Abaqus软件对23个不同尺寸锚钩模型的入鞘过程进行有限元计算,分析锚钩入鞘过程中的最大入鞘力、最大冯米塞斯应变和入鞘轨迹的影响因素.制作了一种规格锚钩实物,与计算结果进行对比分析.结果表明:鞘部长度、鞘部角度及齿宽对应力、应变的影响最大,可以通过减小鞘部长度、鞘部角度及齿宽,有效降低最大应力、应变值;厚度、曲率半径及齿宽对入鞘力起到决定性作用,而根长和角度对入鞘力的影响很小;轴向刺入深度主要通过控制鞘部长度及鞘部角度来定义,径向刺入深度则由曲率半径的大小所决定.研究可为需心尖固定的心脏介入产品设计提供一定的借鉴意义.     

土壤不同形态碳氮含量和酶活性对培养时间及外源碳投入的响应

在绿色农业科技的推动下,有机物料资源化利用备受青睐,但有机物料种类不同对土壤肥力的提升效果不同,为探究有机物料施用对潮土不同形态碳氮含量及酶活性的动态影响,通过为期1年的培养试验,设置添加10 g/kg的秸秆菌渣(S)、树枝菌渣(B)、小麦秸秆(W)、黑麦草秸秆(R)和蚕豆秸秆(BB),并以空白处理作为对照(CK)。结果表明:与CK相比,有机物料施用显著增加土壤不同形态碳氮含量及酶活性,随培养时间的延长,有机碳及全氮含量呈增加的趋势,增幅分别为25.4%～42.9%和35%～60%,易氧化有机碳和碱解氮含量呈先上升后下降的趋势,最大值分别为2.80,43.26 mg/kg,水溶性有机碳、微生物量碳氮和酶活性则呈下降的趋势,最大值分别为346 mg/kg,293μg/g和23.08μg/g。有机物料施用会增加土壤酶活性提高土壤呼吸速率,通过对3个取样期7种水解酶的分析发现,酶活性表现为:LAPPHOSNAGBGCBAGXYL,即参与氮循环酶活性参与磷循环酶活性参与碳循环酶活性,绿肥秸秆主要增加氮循环酶活性,且以BB处理酶活性最高,菌菇渣主要增加碳循环酶活性,B处理酶活性高于S处理。有机物料施用会影响土壤酶活性,增加不同形态碳氮含量,但增幅因有机物料种类不同而有所差异,且碳氮组分对培养时间的响应不一。总体而言,小麦秸秆和蚕豆秸秆腐殖化系数最高,对不同组分碳氮含量增加效果最优。     

Modeling and implementing the use of aeration to increase water temperature and dissolved oxygen in greenhouse aquaculture cages

In this study, an unique bamboo floating cage was built in order to heat the water used for rearing Nile tilapia (Oreochromis mossambicus x O. niloticus) and climbing perch (Anabas testudineus, Bloch) in Northern Thailand during the colder rainy and winter seasons. This special greenhouse fish cage (SGFC) was covered with polyethylene to heat the surface air with solar energy, and insulated to prevent heat loss. The water temperature at depths of 0.1, 0.3 and 0.8 m was modeled and measured. In various trials, the cages were aerated with and without heated air from the surface. It was found that the thermal efficiency of the SGFC integrated with hot air aeration at a water depth of 0.80 m was 32.65 %. Throughout the day, the average water temperature was 31.82 ± 0.68 °C, which was 0.76 °C higher than the water temperature outside the experiment, and the amount of oxygen in the water of 11.35 ± 0.13 mg/l. The SGFC can produce one extra fish harvest per year when compared with regular fish cages. Development equations to describe the thermal model were used for predicting the water temperature in the SGFC and thus validating the model. Moreover, the economic analysis of the SGFC found that the payback period was one year, seven months and fourteen days.     

农田水样中微囊藻毒素-LR拉曼检测方法的研究

本研究建立了基于表面增强拉曼散射技术(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)的农田水样中微囊藻毒素-LR(Microcystin-LR,MC-LR)的检测方法。采用柠檬酸钠还原法制备金种(Au nanoparticles,Au NPs),通过媒介增长法制备了刺状金纳米颗粒(Spiny gold nanoparticles,SGNPs),使用紫外-可见吸收光谱(Ultraviolet visible,UV-vis)、透射电镜(Transmission electron microscopy,TEM)和探针分子(对巯基苯甲酸,4-mercaptobenzoic acid,4-MBA)对SGNPs进行了表征及鉴定。研究以三角状金纳米颗粒作为基底,选择MC-LR在1 007 cm~(-1)和1 309 cm~(-1)处的特征峰作为定量峰,激光器激发波长为785 nm,积分时间20 s,建立检测方法。本研究建立的检测方法在1.0～100 000μg·L~(-1)的浓度范围内具有良好的线性关系,检测限(LOD)和回收率分别为1.0μg·L~(-1)和80%～102%,使用本方法对镇江市内运粮河及古运河的灌溉水样进行检测,MC-LR的检出率为40%,含量最高达1.81μg·L~(-1),检测结果与LC-MS/MS比对,相关系数为0.84。本研究建立的方法快速准确,前处理简单,能满足农田水样中MC-LR的现场快速检测的要求。     

隔板长度对紧凑型高速磁力泵水力特性及叶轮径向力的影响

为探究蜗壳内隔板长度对紧凑型高速磁力泵外特性与叶轮径向力的影响,根据蜗壳型式及隔板长度的不同提出6种蜗壳方案.设单蜗壳为方案一,其余双蜗壳方案根据隔板长度从小到大依次设为方案二至方案六.采用ANSYS-CFX软件对不同工况下(0.8Q_d,1.0Q_d,1.2Q_d)各蜗壳方案泵内流场进行数值模拟,得到不同蜗壳方案的泵中心面静压分布云图,并进行径向力分析.采用方案四蜗壳作为泵实型样机进行试验,将试验值与计算结果进行对比.研究结果表明:相较于无隔板的单蜗壳泵,采用有隔板的双蜗壳泵有利于平衡叶轮径向力,在额定流量下单蜗壳在x,y方向的径向力最大分量分别为151.2,149.7 N,是双蜗壳方案四的1.5倍;随着隔板长度的增大,泵的扬程与效率均逐渐提高,叶轮径向力不断减小,3种工况下扬程的模拟值与试验值偏差均小于3.0%;试验表明数值计算结果具有可信性,研究结果可为紧凑型高速磁力泵在提高水力性能以及平衡叶轮径向力方面提供一定参考.     

基于VOF模型的高温熔盐泵上端密封泄漏分析

为研究熔盐泵上端间隙密封的运行性能,基于SST k-ω湍流模型和VOF模型对熔盐泵上端密封结构性能进行计算,对不同扬程和不同介质条件下的泄漏量、扬程损失以及溢液腔内气液交界面形态进行分析.讨论扬程和介质条件对上端密封性能的影响,总结了关键变量和上端密封性能之间的相关关系.结果显示:泵扬程的增大会使泄漏量增加,如果扬程过大,黏性会对泄漏量产生显著影响;在相同扬程条件下,4种介质在间隙密封进出口的扬程损失差异均很小;间隙扬程损失随着泵扬程的增大而增加,3种泵扬程条件下间隙扬程损失都稍小于泵扬程;在溢液腔中,轴壁面高速旋转会使液体形成不规则的气液交界面和空腔;泵扬程的增大会抬高气液交界面的最高位置,使排液口内充液更多;在清水介质条件下,对该上端密封在不同扬程和流量的泵中下进行测试,在最高压力工况下熔盐泵仍保持稳定运行,未出现严重泄漏.