一种新型消防水枪的设计及试验研究

就目前国内普遍使用的消防枪功能单一、效能低、机动性差的状况，介绍了利用喷灌喷头理论，研制出的一种多功能消防水枪。它集直流、喷雾、人员保护水幕的功能于一身。试验证明，该多功能消防水枪工作状况良好。符合相应的国家标准规定。     

水泵进口预旋及涡流强度测试新技术

设计不良的泵站进水建筑物 ,在不带泵运行的情况下 ,也会引起水泵进口水流预旋和吸水管内涡流 ,改变水泵的进水条件 ,恶化水泵的能量特性和汽蚀特性。提出了观测泵进口水流预旋和测量泵进口涡流强度的新技术。通过丝线流场显示技术 ,观察喇叭口进口水流的预旋 ;采用旋度计测定水泵吸水管内涡角的大小 ,可定性和定量地评判水泵进水设计 ,优化进水设计方案 ,确保水泵有良好的进水条件 ,提高水泵装置运行的安全性和可靠性。     

可吸尘风压喷雾擦洗机

设计了一种可吸尘风压喷雾擦洗机，它含有携带风叶组和滤尘器的永磁式直流电动机，超声波发生器上方设贮水箱，贮水箱的顶部是压力喷雾腔，贮水箱与压力喷雾腔之间设水雾过滤网，携带风叶组和滤尘器的永磁式直流电动机出风口连接过渡送风道一端，过渡送风道另一端连接压力喷雾腔一端，压力喷雾腔外壁连接框架。框架上装内置减速器的电动机。电动机转轴的端部连接电动擦洗盘。本机实用新型，集冲洗、擦净和吸尘三种功能为一体．具有便于携带、节水、重量轻、体积小巧、制造成本低、使用成本低、使用安全可靠、可直接使用车上蓄电池的电源等特点。     

不同翼型前置导叶正预旋对离心泵性能影响

为了优化离心泵运行工况调节,运用叶轮机械设计和前置导叶预旋调节的基本理论,在整流片和Gottingen-364翼型的基础上,设计出两种不同翼型的前置导叶预旋调节装置,研究了不同翼型前置导叶正预旋对离心泵水力特性的影响.试验结果表明：对于单吸离心泵,适当的前置导叶正预旋调节角度选择能够达到离心泵增效节能的效果.与无导叶工况相比,等厚直叶片使离心泵效率最大提高205％,功率消耗最多节省635％;Gottingen弯叶片使离心泵效率最大提高234％,功率消耗最多节省653％;两者都减小了扬程,但影响程度较小.等厚直叶片在两个预旋角度下最高效率点都往小流量区偏移到172 m3／h处;对于Gottingen弯叶片,20°预旋时,最高效率点往小流量区偏移到172 m3／h,40°预旋时,最高效率点往小流量区偏移到190 m3／h,两个预旋角度高效区都得到了扩大.     

缸内直喷汽油机旋流喷射喷雾特性影响因素的分析研究

为了研究影响缸内直喷汽油机高压旋流喷嘴喷雾特性的因素,对高压旋流喷射初始阶段运动进行了理论分析研究,确定了影响初始喷雾旋流体运动的无量纲参数。通过试验改变空心旋流体内外压差、初始旋流强度、旋流体油膜厚度,发现喷雾特性呈不同的变化趋势。随着旋流体内外压力差的增大,喷雾锥角明显减小而贯穿度变化不大;旋流强度增加,喷雾贯穿距离明显增加,而喷雾锥角变化不大;增加旋流体初始厚度,可以使喷雾在自由空间中外形尺寸增加。     

预旋调节对离心泵空化影响的试验与数值模拟

为探究前置导叶不同预旋角度对离心泵空化性能的影响规律,对带有自主设计前置导叶的IS 150-125-250型离心泵进行了空化性能试验,选用Zwart-Gerber-Belamri空化模型进行3D非稳态全流道空化流动数值模拟,结果表明:在一定的角度范围内,负预旋调节可以改善离心泵的空化性能,但超过某一角度后,空化性能将快速恶化;正预旋调节会恶化离心泵的空化性能,正预旋角度越大,恶化程度越明显。对不同预旋角度下叶轮内空泡率分布规律的分析发现,一定范围内的负预旋角会减小叶轮内空化区域,正预旋会增大叶轮内空化区域。     

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。     

基于无人直升机的航空静电喷雾系统研究

航空静电喷雾技术具有防治效率好、可及时控制大面积病虫害的优点。为此,针对AF-811无人直升机设计了一套航空静电喷雾系统,由航空静电喷头、水泵、药箱、摆动悬臂、直流电源、高压静电发生器、流量调节系统和远程控制系统组成。将该静电喷雾系统搭载在AF-811无人机上进行了有效喷幅和雾滴沉积效果试验研究,研究结果表明:无人机静电喷雾不仅施药灵活,而且增加了农药在目标上的附着率,减少了雾滴的飘移,起到更好的保护生态环境的效果。     

强迫预旋对多级泵叶片进口角的影响

在多级泵的次级过流部分,一个好的水力模型,由于选用的导叶出口角α_6不匹配,使最佳工况流量和扬程大大低于设计值,这是由于没有考虑强迫预旋的影响。文章认为,在叶轮设计中,除考虑自由预旋外,还必须考虑强迫预旋;并证明了叶轮进口角与前级导叶出口角的关系式,验证了加大冲角的机理。     

前置导叶预旋调节离心泵性能的数值预测与试验

在分析叶轮进口流态的基础上,给出了一种用于调节离心泵工况点的前置导叶水力模型设计方法,目的是通过减小离心泵在变工况条件下叶轮进口的冲击损失和回流损失来改善在非设计工况的水力性能,拓宽高效运行范围.基于SIMPLEC算法,通过数值求解Reynolds平均Navier-Stokes方程和RNG k-ε湍流模型方程,模拟了不同预旋角度下前置导叶离心泵全流道的三维湍流流场,外特性计算结果和试验数据吻合较好.在此基础上,分析了离心泵前置导叶预旋调节的基本规律及调节机理.     

水泵转速变化对进出水流道水力损失的影响

在比较各种进出水流道水力损失研究方法的基础上,运用计算流体动力学方法数值模拟了4种水泵装置内部流动,研究水泵转速变化对进出水流道水力损失的影响.数值计算结果表明,由于水泵装置中进水流道内部流动受水泵叶轮旋转引起的水流预旋的影响,因而小于无泵单独运行时的水力损失.水泵转速变化后,在相同流量下,进水流道的水力损失基本不变.水泵导叶出口水流条件和剩余环量影响出水流道的水力特性,水力损失随流量变化的关系非常复杂.水泵转速变化后,出水流道内部流动不相似,相同流量下的水力损失不相等.装置模型试验结果验证了数值计算结果的有效性和可靠性.     

溪洛渡水电站巨型混流式水轮机水力开发

针对溪洛渡水电站机组具有水头高、变幅大和单机容量为770 MW的巨型混流式水轮机水力开发的特殊问题展开研究.从水力稳定性控制的角度,讨论了水轮机水力开发条件,论证了额定转速、单位流量、单位转速、设计水头等4项关键水力参数和导叶相对高度、进出口转轮直径之比等2项关键几何参数的选择原则与匹配关系.并通过研究对比不同水力初设方案,分析不同设计参数可能引发的水力稳定性问题,结果表明:在巨型混流式机组的设计过程中应该选择较低的水力参数进行设计.研究结果显示,通过提高设计水头的水力优化措施既使得转轮叶片进水边背面初生空化远离了水轮机的运行范围,又改善了水轮机高水头部分负荷运行区转轮内的流道旋涡特性.最后根据模型验收试验证明了所采用的水力设计方法具有实际工程应用价值.     

喷嘴喷施不同生物农药雾滴特性研究

为了研究不同类型和大小的液压喷嘴、不同生物农药喷雾样本对雾滴特性的影响,采用激光粒度分析仪、喷幅宽度测定装置等对美国Teejet公司的平面扇形喷嘴XR8004、XR11004和中空锥形喷嘴TXA8002、TXVK8004等4种常规喷嘴和7种不同喷雾样本(普通自来水和6种美国Bioworks公司的生物农药),分别对相同和不同喷雾压力、相同喷雾高度和相同喷雾环境下的雾滴粒径大小分布,以及相同喷雾压力和相同喷雾高度下喷幅宽度等特性进行了对比试验研究,并对结果进行分析。结果表明:在分别与水以一定比例混合后,原液状生物农药的雾滴粒径与水的雾滴粒径大小差异不显著,但比原粉末状生物农药雾滴粒径尺寸大;生物农药在同一喷嘴喷雾下,雾滴粒径随喷雾压力增大而减小;在相同喷雾压力情况下,雾滴粒径大小分布均匀度随喷嘴喷量速率的增大而减小,喷量速率越大,其粒径尺寸越分散、越不集中;喷嘴喷幅宽度的大小随喷雾角度增大而增大,不同类型生物农药的喷雾样本对喷幅宽度影响不大。因此,根据以上喷嘴和生物农药的喷雾特性,对于不同的农作物选择适当的喷嘴型号、喷量流速和喷雾压力来喷施农药,可以提高农药的喷雾效率和有效性。     

不同级数深井离心泵性能的数值模拟与试验

选取250QJ80型深井离心泵作为研究对象,借助数值模拟和试验研究的方法,研究不同级数时深井泵性能的变化规律,并通过分析内部流场探究不同级数深井离心泵性能变化规律的本质原因.采用ANSYS-CFX 17.0软件对该深井离心泵模型在单级、两级以及三级时的性能分别进行了数值预测.对3组模型分别进行计算域建模,结构化网格划分,进而基于标准k-ε湍流模型和标准壁面函数进行多工况数值模拟,获得级数不同时深井离心泵的性能预测值,并将数值预测结果与试验结果进行对比分析.结果表明:深井离心泵级数的变化并不会对某一特定级数的性能造成影响,两级与三级离心泵首级扬程与效率高于其后各级,其后各级的扬程与效率差异不大.造成这些相似性与差异性的主要原因是:深井泵首级叶轮进口处的介质为无预旋入流,而当级数大于等于2级时,其后各级叶轮进口处的介质均存在一定的旋转分量.     

平原河网一维水流计算模型在洪水期和枯水期的应用

平原河网在洪水期注重行洪要求,在枯水期要提供一定的用水功能,不同时期的水流变化具有不同的特点,需要了解水流的变化规律以调控河网水位。河网一维水动力模型作为水流模拟的基础,在洪水期和枯水期的边界条件及过流工程的运行方式差异明显,应该综合加以考虑,在洪水水流模型的基础上,对枯水水流模型进行相应局部调整,以适应边界条件的变化状况。通过建立的河网水动力计算模型,结合不同水文时期河网与概化湖泊的水量交换以及边界条件的变化,对研究区实际发生的洪水和枯水水流进行模拟验证。计算分析表明,模型能够适应不同时期的水动力计算要求,且精度相对较高,为平原河网在急流和缓流不同状态下的稳健交替模拟以及普适性研究提供了基础。     

基于单片机的模糊PID喷灌系统

以某农业示范园喷灌系统为背景,根据其原喷灌系统存在的耗能大、水压波动大和自动化程度低等缺陷,研发了模糊PID恒压喷灌控制系统。根据喷灌系统管网的水压、流量等参数和气温、季节等情况,调整水泵的投入台数及转速,实现全自动喷灌。针对控制系统的模型,对模糊自适应PID算法进行了研究和计算机仿真。运行结果表明,系统采用模糊PID控制后,其稳定性得到了较大的改善,响应时间大大缩短,超调量得到了明显改善,可根据不同气温和不同季节全面调控水量,消除管路压力的波动,保证了喷灌质量,达到了节能降耗目的。     

压片式微喷带水力特性试验研究

水力特性是衡量灌溉设备灌溉质量的重要技术指标。在参照微喷带水力特性检测方法的基础上,从流量变异系数,流量压力关系,水量分布均匀系数等角度对新型压片式微喷带水力特性进行试验研究,从而为压片式微喷带的推广利用提供理论基础。试验结果表明:压边热合和打孔工艺可以保证压片式微喷带产品质量均一;压片式微喷带流量变异系数较小,低于5%,流量变异系数随着压力的增大先减小后增大;压力和流量之间具有良好的幂函数关系;水量分布均匀系数为50%～62%,与市场上普通微喷带相比,处于中等以上水平,工作压力的增加可以提高水量分布均匀度。     

导流锥型式对低扬程泵站水力性能的影响

为了研究导流锥型式对低扬程泵站水力性能的影响,以新开河口泵站的低扬程轴流泵装置为例,设计了直线锥、双曲线锥、抛物线锥、圆弧锥和椭圆锥等5种导流锥型式,并采用CFD方法对轴流泵装置进行了全流道三维流场计算.研究发现,导流锥对泵站水力性能影响较大.5种型式导流锥均可消除进水池内附底涡.当采用直线锥、双曲线锥、抛物线锥和圆弧锥时,进水池均出现了1个侧壁涡和2个表面涡.而加设椭圆锥以后,池内只存在1个侧壁涡和1个表面涡,与未加导流锥相比减少了旋涡数量.不同导流锥对水力损失影响较大,采用椭圆锥所计算的水力损失最小,而其他导流锥方案的水力损失大于无导流锥方案.对出口流场均匀性进行比较,综合考虑轴向速度分布均匀度和速度加权平均角度等2个指标,椭圆锥的整流效果最好.最后对水泵装置效率进行分析,发现采用椭圆锥可显著提高水泵装置效率.     

椭圆截面形状大回转消防水炮炮管内流数值模拟

以大回转型大流量消防水炮炮管为研究对象,对3种流量工况下圆截面和不同离心率椭圆截面消防水炮炮管内三维定常流动进行数值计算,分析不同截面炮管内流体水力损失和出口流态,得到截面变化对消防水炮炮管内部流动的影响规律,结果表明:在3种流量工况下,圆截面炮管与非圆截面炮管水力损失Δp差异较小,变化范围在2.7%以内;出口湍动能随着炮管截面的椭圆离心率增大而增大,从云图分布中可看出峰值且逐渐偏离管道的中心轴线;出口涡通量J随着椭圆离心率的增大而减小,可达到小于圆截面J值的情况,说明压扁管道可减小出口截面上旋涡强度;竖向椭圆截面炮管平均出口速度偏差■小于圆截面炮管出口值,且随椭圆离心率的增大而减小,表明竖向压扁管道带来更好的速度均匀分布．相同离心率的竖向椭圆截面炮管比横向的椭圆截面炮管的平均出口速度偏差值低21%,竖向压扁的方式优于横向压扁方式．大回转水炮炮管数值模拟对比后的结果表明,改变流道截面将改善出口流态．     

用能量特性评价水泵机组水力稳定性

为了评价大型低扬程水泵在设计和非设计工况下运行的稳定性,根据水泵设计理论,分析了非设计工况下影响水力稳定性的主要因素,包括进口预旋、出口环量、轴向旋涡和脱流等,进而从水泵的基本方程出发,提出了"虚拟最优工况"的概念,建立了以水泵能量特性来计算水力不稳定性即紊流损失的方程式,据此对不同比转速的叶轮进行了紊流损失计算,并与模型实测的压力脉动进行了对比,两者有较好的一致性.这一结果表明,采用能量特性评价水泵机组运行稳定性的方法是可行的.