长距离有压管道输水系统过渡特性研究

针对已运行的调蓄工程中大流量、长距离有压泵站输水管道在瞬变过程中阀门两段关闭的响应特性进行数值实验。选定管路中特征断面的最大、最小压力值,水泵流量倒流最大值和转速倒转最大值及持续时间作为观测指标,分别考虑阀门两段关闭时间和快关阀门角度变化,研究了观测指标的变化规律,得出最大负压主要由快关时间决定,而最大压力上升由慢关时间确定,并根据控制参数的特性可确定两阶段关阀控制"可行域"。研究结论可为泵站输水工程确定瞬变最优阀门控制规律提供指导。     

辣椒去核机冲核凸轮机构的设计

简要介绍了辣椒去核机的结构及其工作原理,并着重介绍了冲核凸轮装置。根据凸轮机构之间的协调运动关系,确定杆件的参数范围,运用反转法推导出凸轮轮廓曲线理论方程。运用MatLab软件编写出凸轮轮廓生成器程序,并给出凸轮轮廓线以及轮廓线上各点的坐标值。通过对凸轮轮廓线的设计,完成了辣椒去核机冲核装置重要零部件的设计,并编写参数化的凸轮轮廓线生成程序,为后序结构优化设计提供依据。     

步行式插秧机等径凸轮强制推秧装置反求设计与试验

为解决共轭凸轮推秧装置结构尺寸过大的问题,提出了等径凸轮推秧装置。该推秧装置由等径凸轮控制推秧杆运动。根据推秧杆农艺要求及椭圆齿轮行星系驱动机构构造了推秧杆的理想运动学曲线,建立了该推秧装置的反求模型。基于VB 6.0编写了其反求设计及仿真软件,得到一组满足农艺要求的参数,包括机构参数和等径凸轮廓线。根据这组参数研制了该推秧装置并进行高速录像试验。理论分析及试验结果表明,该推秧装置能够满足推秧杆的农艺要求,且具有比共轭凸轮推秧装置更小巧的结构尺寸。     

模块化精量喷雾控制阀组设计与试验

针对我国现有植保机械自动化程度不高、施药均匀性差等问题，根据高地隙植保机的喷雾系统组成和技术要求，设计了模块化精量喷雾控制阀组，通过分析计算确定阀体结构以及开关阀、限压阀、流量控制阀、区段开关阀等阀体模块的尺寸参数。精量喷雾控制器能实时读取压力传感器的输出信号并进行处理，将其与上位机输入的流量指令进行比较，并将控制信号发送至电机驱动器以控制电机的动作状态来调节阀门开度，进而调节喷雾系统流量，所设计的精量喷雾控制阀组能够实现压力和流量自动调节、喷杆分段独立控制以及参数实时反馈等功能。试验结果表明：喷雾系统压力与实际流量近似满足线性关系，拟合度决定系数为0.997 5，流量值在0~50 L/min范围内，平均相对拟合误差为1.7%，标定精度能满足控制需求；精量喷雾控制阀组可调节的最大流量为40 L/min，阀门实际流量在阀门有效行程内变化较均匀，符合线性流量特性曲线关系。研究可为高地隙植保机精量喷雾控制策略提供参考。     

基于管嘴出流规律的水击边界条件 数值模拟

为研究阀门关闭瞬间产生的水击压力,以管嘴出流规律来确定阀门断面的水头和流量的关系,并结合特征线方程,以水击实验台为模型,用MATLAB编程进行水击模拟计算.结果表明:阀端压力随阀门关闭先迅速上升,0.36 s达到最大值,之后压力又迅速下降;随着时间的增加,阀端压力不断重复上升到峰值然后又下降,但其最大压力都小于第1个峰值.将其与水击实验台的试验结果对比分析,验证了管嘴出流模型以及计算程序的准确性.故在简单的有压管道中,当管道末端为阀门时,可以按照管嘴出流规律来建立边界条件.在此基础上依次取阀门关闭时间为1.0,2.0,3.0,4.0,4.8 s,模拟了阀门关闭时间对最大水击压力的影响.结果显示,阀门关闭时间对水击压力有很大影响:关阀时间越长,产生的最大水击压力越小,但随着阀门关闭时间的延长,水击压力的减小幅度会越来越小.     

先导式减压稳压阀结构与性能优化设计

先导式减压稳压阀由主阀和控制系统两大部分组成，主阀启闭件可设计成多种形式，控制系统由导阀、启闭件动作执行机构、压力调整机构等组成，主阀与导阀设计为分离式结构，通过调节压力调整机构可以设置主阀出口压力，使其达到下游管路系统压力要求，压力波动将反馈至导阀，通过导阀的动作控制启闭件动作执行机构的驱动压力，进而控制启闭件动作，保持下游压力稳定。根据控制和动作要求对阀的几何参数、受力特性进行分析研究，提出阀门结构与性能优化设计的建议。     

自动控制阀门在农田灌溉中的应用

针对计算机及信息技术在农田灌溉中的控制阀门问题，提出了用涡轮涡杆的碟阀与直流慢速电机相结合，电路采用数字编码接收方式，由此构成了自动控制阀门，并论述了这种阀门在农田灌溉中的适应性。     

长距离重力流输水系统水锤防护措施研究

针对长距离重力流输水系统中水锤防护问题,依据水锤计算的基本原理,建立水锤计算模型、出口阀门边界条件以及超压泄压阀边界条件,通过数值模拟计算,提供了该典型输水条件下的水锤防护思路。研究以某供水工程重力流部分为例,采用计算机模拟仿真,模拟了线性关阀、两阶段关阀以及联合超压泄压阀多种防护措施。结果显示通过优化关阀规律以及设置超压泄压阀能使工程安全运行。其结果以期为工程的水锤防护提供理论支撑。     

不同关阀规律与出水口形式对管路水锤的影响

为了研究事故工况下管线末端阀门不同关闭方式对管线末端水锤及整体水锤压力的影响,针对长距离有压输水管道建模计算存在管线简单、求解信息种类少、数据量大的特点,采用特征线法对山东莱城发电厂供水管路水力瞬态过程进行了模拟,分析了不同关阀规律对管道末端水锤的影响.结果表明,出口阀门的关闭规律对末端水锤的影响很大,由于受阀门自身限...     

大型复杂给水管网中阀门状态变化

应用瞬变流分析方法对大型给水管网中阀门状态变化影响分析是从理论上系统的建立在线管理与控制模型分析结构的重要组成部分。基于流体瞬变流动理论模型,对管网节点、水泵、阀门等边界条件的水力特性及模型方程的特征线解法进行了论述和分析。应用瞬变流分析方法分析实例管网的阀门状态变化对管网状态的影响,分析管网的实时响应。阀门状态变化分析有助于对管网状态的实时变化了解,是建立管网在线控制模型分析结构的基础。     

大型灌溉管网配压式进排气阀排气特性

针对大型灌溉管网中气液相间工况下现有进排气阀无法连续排气的问题,结合配压原理,提出了一种新型配压式进排气阀结构设计方案,阐述了其结构组成和工作原理;采用数值模拟分析与物理模型试验相结合的方法对不同阀瓣开度、不同排气压差条件下阀门的排气过程及排气量进行了研究,探明了阀瓣开度和排气压差对主阀腔体内部气流流态以及阀门排气量的影响,对比实测值与数模结果偏差为0.08%~6.43%,验证了分析方法的合理性;试验测得了DN50新型进排气阀各压差工况的最大排气量,结果显示,其排气量分别高于相关行业标准中规定的该尺寸进排气阀在排气压差为0.035 MPa和0.070 MPa时应达到的排气量要求达27.31%和21.71%,排气性能良好.     

可控关闭体积心脏瓣膜模型

为了准确描述心脏瓣膜血液动力学特性及其在心血管系统中的应用,根据电液比拟,将其建模为1个变电阻和1个电流源并联然后和1个恒电感串联的瓣膜模型,并建立了左心循环系统的电路图及数学方程.并联元件把流经瓣膜的血流量分成2部分：流经瓣膜孔口的流量和瓣叶运动过程中排挤的血流量.流阻依赖瓣叶位置,另外给定符合关闭体积和时间的瓣叶关闭过程.以二尖瓣为例进行Matlab数值模拟,结果表明：该模型能准确模拟瓣膜关闭反流和泄漏体积的反流特性,正常情况下心脏每搏输出量63.60 mL,心输出量4.58 L/min,二尖瓣关闭体积为3.30 mL,二尖瓣泄漏体积为2.30 mL,反流分数为7.56%;反流病理条件下,二尖瓣关闭体积为14.70 mL,泄漏体积为25.40 mL,反流分数为40.48%.该模型可以模拟瓣膜正常功能和反流病理的血液动力学.     

曲轴摆缸式阀配流水液压马达工作特性研究

为解决盘配流和轴配流低速大扭矩水液压马达配流副存在的磨损和泄漏问题,提出一种新型阀配流结构的低速大扭矩水液压马达,柱塞配流通过配流凸轮控制配流阀的通断实现。研究柱塞运动学规律和马达输出扭矩形成,揭示配流阀推杆位移、阀芯通断、柱塞进回液间的对应关系,分析马达角排量波动随转角、结构设计参数K的变化规律,当结构设计参数K为0.13时,马达输出扭矩波动率为6.59%。在AMESim中建立了配流阀及单柱塞配流过程的仿真模型,分析配流阀的工作特性及单柱塞动态配流性能,工作中配流阀产生最大压降为0.08MPa,进/回液配流阀无高低压串液。为验证阀配流结构在水液压马达中的工作性能,建立阀配流单柱塞试验台,并研究不同工况下的配流工作特性。试验结果表明,配流阀在马达转速0~60r/min、压力0~21MPa的工况下稳定配流,进液阀口压力在柱塞腔进回液转换时存在瞬间小幅压力波动,但对配流过程基本无影响,阀配流结构能够满足曲轴摆缸式马达柱塞的配流需求,为低速大扭矩水液压马达的配流提供了思路。     

基于流量调节阀和神经网络的植保机械在线混药装置

农药的小流量、高精度实时动态测控是在线混药装置急需解决的一个关键问题。流过调节阀的流量与阀前后压差、流体密度、阀开度有关,通过建立流量与这3个变量间的关系表达式,即可利用调节阀对药液流量进行实时检测和控制。设计了利用流量计和调节阀分别对水和农药原液进行计量的在线混药装置,在提出调节阀相应标定方法的基础上,建立了调节阀的流量关系表达式,并在室内进行了测试。结果表明,农药流量在24~240 m L/min范围内时,混药装置的药液流量相对偏差均小于4%。     

压力水头对微润灌溉土壤水分运移试验研究

为了探明微润灌溉湿润体特性,采用黏性土壤和3个水头(1.5,2.0,2.5 m)进行试验,分析微润管的入渗速率、累计入渗量、湿润体体积及湿润体含水率分布特征,同时探讨了含沙量为1.0 g/L的水质在3种水头压力下的堵塞问题.研究表明:土壤累积入渗量与压力水头呈正相关,与时间呈负相关;粒径为0.061~0.100 mm的浑水试验中,试验初期3个不同水头下的流量相差较小,24 h后流量相差逐渐增大,压力水头增大对微润带的堵塞情况有改善作用;微润灌溉湿润体形状近似圆柱状,湿润锋行进半径与压力水头呈正相关,建立了压力水头与湿润体体积的预测模型;不同压力水头下各方向的湿润锋扩散指数都约为0.42;湿润体体内含水率呈同心圆分布,随半径增大而减小,靠近微润管壁2 mm处含水率最大,土壤水分移动主要动力为压力水头和土壤势能之差.研究结果可为微润灌溉提供科学的理论依据和理论基础.     

泵站加压与重力自流联合供水工程的停泵水锤防护

针对某首部泵站加压与重力自流相结合的长距离、高落差输水工程,基于瞬变流计算中常用的特征线法建立了全系统水力过渡过程数学模型,模拟了系统停泵水锤全过程.为了解决水泵机组掉电后管道中出现的负压问题,提出了在泵后采用空气罐的防护方案,并对空气罐参数进行优化设计,确定了较优的空气罐体型;于管道最高点处设置高位水池,水池后的重力流段采用减压阀与调节池串联的方式进行消能.停泵工况下为避免高位水池漏空,需要关闭各个减压阀.为了防止关阀产生的升压水锤超过管道承压标准从而发生爆管事故,同时考虑到各调节池水位波动的影响,选择不同关阀方案进行对比.计算结果表明,本工程空气罐较优体积为15 m³,停泵后减压阀采用120 s一段直线关闭.由于减压阀后设置调节池,相继关阀和同时关阀对结果影响较小.研究结论为同类供水工程的设计和安全运行提供了参考.     

电控单体泵全工况循环喷油量影响参数相关性分析

电控单体泵的循环喷油量波动影响喷油系统工作的稳定性和一致性。利用AMESim软件建立单体泵数值模型,应用实验设计思想,制定了相关性分析的仿真方法。通过仿真和相关性分析,揭示了全工况平面内关键影响参数分别在有无交互作用下与循环喷油量的相关性变化规律,表现出复杂的非线性。得出无参数交互作用下全工况平面内与循环喷油量有显著相关性的特性参数为低压供油压力、凸轮型线速率、控制阀杆升程、喷油器开启压力、喷油器针阀升程和喷油器流量系数;交互作用下参数自身交互作用的二次因子与循环喷油量的相关性最显著。     

双联轴向柱塞泵配流盘优化与流量脉动特性分析

针对双联轴向柱塞泵配流盘在脱离吸油和排油时,柱塞腔存在闭死压缩和闭死膨胀阶段,造成柱塞腔气穴现象和压力正超调或负超调,引起流量和压力突变产生大的噪声问题,提出了一种配流盘结构。首先建立柱塞泵流动特性数学模型,分析轴向柱塞泵噪声产生机理;然后设计新配流盘结构并优化匹配三角阻尼槽结构参数,建立过渡区压力特性方程,通过理论模型对比分析,新配流盘能降低柱塞腔在过渡区产生的压力冲击。为了验证新配流盘结构对整泵流量和压力影响,采用液压仿真软件AMEsim建立双联柱塞泵模型,通过实验测试对比分析,验证了模型正确性。在相同工况下,将新配流盘和原配流盘代入整泵模型中,结果表明新配流盘流量脉动率比原配流盘流量脉动率降低了6.75%,证明新配流盘能很好地降低流体脉动。同时该模型为制造样机提供了理论基础,可降低新产品开发成本。     

高扬程填料密封结构水泵轴封水压力的调节

由于高扬程填料密封结构水泵一般是从水泵的压水室直接引取高压水对填料进行密封和润滑，使得填料密封腔内轴封水压力过高，泄漏量过大，压紧填料又增加轴(轴套)与填料的磨损，为此专门设计了调压阀，用于调节轴封水的压力。介绍了调压阀的结构、使用与调节原理，调节阀开启度与轴封水压力、流量关系的试验确定方法等。使用情况表明，使用该阀能实现对轴封水的压力、流量的自由调节，确保轴封水达到最佳的压力和流量。