螺旋角对单螺杆泵泄漏影响的数值计算

为了探究不同泵结构参数对单螺杆泵泄漏的影响,以1/2型线全金属单螺杆泵为例构建几何模型,基于PumpLinx软件进行瞬态数值计算,并结合外特性试验验证其可靠性,对不同总螺旋角下单螺杆泵的流量变化规律及流场分布展开研究.研究结果表明:单位螺旋角恒定条件下,时均流量随着总螺旋角的增加、单位压差的减小而增大;瞬时流量极小值随着总螺旋角的增加而减小,极大值基本保持一致,接近理论流量17.9 m³/h.斜向泄漏缝隙两侧压力随定子转子啮合位置变化,特定位置压力差随着总螺旋角的增大而减小;特定啮合区监测点的瞬态泄漏流速极大值随着总螺旋角的增大而减小,其极大值最小为4.3 m/s.相关研究成果对于单螺杆泵的泄漏分析具有一定的借鉴意义与参考价值.     

空气流速对温室地下蓄热系统湿热传递影响试验

为确定双层覆盖温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热量和水蒸气迁移的影响,建立合理的运行模式,测试了该系统以0.6～2.8m/s的空气流速蓄热时换热管道进、出口空气温度和相对湿度、地坪温度、室外温度,计算了换热管道进出口处空气含湿量与焓及蓄热功率。结果表明,在冬季白昼晴朗时,系统分别以0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8m/s的空气流速进行蓄热,温室内热空气流经换热管道焓值明显降低,以不同流速蓄热时进、出口空气焓差的变化幅度、变化趋势相近,换热均充分;蓄热功率随流速增加而增加,当空气流速小于2m/s时,蓄热功率不足,系统蓄热时较佳的空气流速为2.5～2.8m/s,蓄热时间应以     

基于温度示踪的河流潜流带地下水流速研究

为探讨再生水回补条件下河流潜流带中的温度和渗流特性，以潜流带为研究背景，开展水温和水位实时监测，研究潜流带温度的时空分布特征及其影响因素；并分别用温度示踪法和水动力学法计算地下水流速，将计算结果进行对比分析。研究表明：包气带地温随深度增加呈现逐渐增加趋势，且变化剧烈，气温和土壤含水率是影响包气带地温的主要因素。地下水温度随深度变化规律与包气带地温相反，地下水温度随时间的波动性比包气带有所减弱，地下水温度呈随深度增加呈下降趋势。通过对比3种地下水流速结果发现，Hatch相位法得到的地下水流速值准确性相对较高，监测时段内的流速为6.34～8.36×10^-5 m/s。在时间变化上，Hatch相位法和振幅法计算得到的流速值较水动力学法呈现一定滞后性；在空间上，流速变化规律相似，且潜流带地下水深度越大，流速越小。     

空气流速对温室地下蓄热系统加温时热湿传递的影响

为确定温室地下蓄热系统换热管道空气流速对其加温运行时热量交换和水蒸气迁移的影响,测试了该系统以不同换热管道空气流速蓄热后,夜间加温时换热管道进出口空气温度与湿度、地坪温度、室外温度,计算了换热管道进出口处空气的含湿量、焓、蓄热功率.结果表明,在冬季晴朗的天气下,系统以0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8 m/s的换热管道空气流速白昼蓄热后,夜间以与蓄热时相同的空气流速加温时,温室内低温高湿空气流经换热管道后,温度、焓显著增加,相对湿度明显降低,加温功率随换热管道流速增加而增加,平均加温功率分别达1.0、1.6、3.2、6.4、7.2、7.7 kW;当换热管道空气流速小于2 m/s时,加温效果不显著;当换热管道空气流速大于2.5 m/s时持续加温能力差;在满足作物夜间生长所需温度条件时,应以2.0 m/s的换热管道空气流速加温.     

不同工况下砂石过滤器对黄河水和再生水过滤性能影响

为了了解不同水源条件下砂石过滤器的过滤性能,选取黄河水及再生水2种典型滴灌水源,测试了3种粒径石英砂滤料,5种滤速条件下砂石过滤器颗粒物去除率和水头损失,重点对比了2种水源下砂石过滤器过滤性能的差异.研究发现:砂石过滤器对再生水的浊度去除效果优于黄河水,浊度去除率提高5.95%~65.30%.在黄河水条件下,砂石过滤器水头损失大于再生水,水头损失增加了34.90%~68.40%;随着运行时间的增加,砂石过滤器对再生水的浊度去除率缓慢上升,而对黄河水的浊度去除率呈先升后降趋势;随过滤流速增加,砂石过滤器对再生水的浊度去除率呈先增后减趋势,而对黄河水的浊度去除率随流速增加并未有明显变化;黄河水条件下砂石过滤器的过滤参数建议选择粒径1.00~1.70 mm,过滤流速0.012 m/s,再生水建议选择粒径1.70~2.35 mm,过滤流速0.015 m/s.结果为不同水质条件下过滤器的选择提供一定参考.     

MEMS流速仪流体动力学设计

针对MEMS技术在流速测量的领域的应用,设计了一种基于MEMS技术的在线流速仪。为了优化传感器探头结构设计与芯片选型,利用CFD方法建立流速仪的流体动力学模型,对其施加外部复杂对流-传热耦合热边界条件,进行流固耦合传热计算,得到不同直径的流速仪温度场分布。采用遗传算法对CFD方法计算结果进行拟合,建立了探头温度T与水流速度V及探头直径D之间的修正方程。测试结果表明:传感器探头温度随着水流速度的增加而呈指数形式减小,随着探头外径的增加而减小。当水流速度小于0.1m/s时,探头温度随速度减小变化较快,即该量程范围内测量精度较高。     

拖拉机座椅振动对驾驶员腰部疲劳影响研究——以积分肌电值和主观感受评价值为指标

为了解决拖拉机座椅振动对驾驶员腰部疲劳的影响,模拟拖拉机作业时的振动状态,在不同振动加速度和频率作用下测试了受试者腰部多裂肌和竖脊肌的表面肌电信号(sEMG),并分析其积分肌电值(iEMG)的变化规律.结果表明:腰部多裂肌和竖脊肌的iEMG在振动频率为4.0Hz的条件下,随振动加速度的增大而增加,在2.0m/s2 时出现最大值;在加速度为1.2m/s2 的条件下,随振动频率增大其变化不大;驾驶员主观感受的腰部肌肉疲劳随振动加速度和频率的增大而加重.     

流速对再生水滴灌系统毛管内生物膜表面特征的影响

采用三维白光干涉形貌仪观测不同流速下附着于PE管内的生物膜表面形貌,分析再生水滴灌条件下不同流速对滴灌系统内生物膜表面形貌的影响.结果表明:中流速区,生物膜表面固体颗粒物质多,表面粗糙,生物膜较厚;高流速区,生物膜表面光滑,生物膜较薄;生物膜平均厚度与流速的关系符合指数规律,流速为0.22 m/s,生物膜平均厚度达到最大值.流速大于0.90 m/s的生物膜生长速率随着流速增加而下降快,生物膜易脱落,且水力剪切力力也急增,清洗滴灌系统的流速应大于0.90 m/s.     

苹果强制通风预冷试验

对苹果强制通风预冷过程进行了试验研究.考察了湿冷空气风速、相对湿度和温度以及预冷筐空隙率对预冷时间的影响.结果表明,预冷的最佳操作风速为1.5 m/s.采用低温高湿(温度4℃,相对湿度80%以上)气流对苹果进行预冷能取得良好的效果.当风速达到1.5m/s以上时,空隙率的改变对预冷时间影响不大;而风速小于0.75 m/s时.空隙率增加会明显减少预冷时间.     

集中水流冲刷条件下浅沟径流流速特征研究

在室内不同坡度和径流流量条件下,用电解质示踪法和染色剂示踪法进行浅沟径流流速测量的对比研究.用采自北京的粉壤土在室内试验模拟浅沟侵蚀,测量并计算浅沟径流流速.在坡度5°、10°、20°,流量64、128、256 L/min条件下,进行浅沟水流流速的测定试验.测量结果表明,浅沟径流流速随坡长增加略有减小,随流量和坡度增大而增大.电解质示踪法测量得到的流速在0.55 ～ 1.60m/s之间,而染色剂示踪法测量得到的流速为0.71～1.45 m/s,染色剂示踪法测量得到的流速略小于电解质示踪法测量结果.考虑到浅沟水流对示踪剂稀释及紊流对水流的扰动造成的视觉影响,电解质示踪法测量的流速具有其合理性.     

旋流泵内部盐析颗粒流场PIV试验

为探索旋流泵内盐析颗粒的流动规律,利用PIV粒子图像速度场仪对泵内颗粒流场进行了测量,获得了颗粒准三维速度场分布,初步掌握了泵内不同工况下颗粒的流动特征.结果表明,叶轮各轴截面上速度分布差异显著,无叶腔中速度分布呈现强迫涡旋和自由涡旋的特征;流量增加,颗粒流在叶轮进口处相对速度增大,出口处相对液流角也增大,无叶腔小半径处颗粒径向速度分量随之增大;颗粒流存在纵向涡旋,涡旋中心位于叶轮流道中部,且随流量变化并不明显.     

低比转数双吸离心泵回流问题的CFD研究

针对某低比转数双吸离心泵在小流量工况下出现回流的问题,利用CFD技术对双吸泵及吸水室内部流场进行数值模拟研究,并提出定点速度值分析法,模拟流场测试试验中采用的动态探针采样测试系统,对回流问题进行研究.通过对叶轮进口相应测试点在不同流量下的速度变化进行统计分析,发现其变化规律和理论分析结果与以往文献中试验总结的规律变化一致.并根据曲线变化及理论分析结果,提出回流诱发流量点、回流稳定流量点、回流变化区间的概念.并在理论分析基础上,提出叶轮进口回流区有效厚度值的定义及预估方法.     

离心泵叶轮内部伴有盐析流场的PIV试验

利用流场测试仪PIV对离心泵内部盐析液固两相流场进行测量,采用轴编码器结合分频电路保证了PIV测试旋转流场的同步性;基于VC 6.0编写了图像处理软件来区分流场中液固两相流动,对试验测得的液固两相的速度场进行分析可知:晶体颗粒的存在使得液相的相对速度场发生变化,其出口速度要比单液相时有所降低;提出流道中部区域晶体颗粒的相对速度比液体相对速度更偏向压力面,从而导致该区域晶体颗粒有向压力面运动的趋势.通过研究初步揭示了叶轮内部盐析两相流动规律,为防止叶轮内部盐析提供了理论依据.     

低比转数双吸离心泵回流问题的CFD研

针对某低比转数双吸离心泵在小流量工况下出现回流的问题,利用CFD技术对双吸泵及吸水室内部流场进行数值模拟研究,并提出定点速度值分析法,模拟流场测试试验中采用的动态探针采样测试系统,对回流问题进行研究。通过对叶轮进口相应测试点在不同流量下的速度变化进行统计分析,发现其变化规律和理论分析结果与以往文献中试验总结的规律变化一致。并根据曲线变化及理论分析结果,提出回流诱发流量点、回流稳定流量点、回流变化区间的概念。并在理论分析基础上,提出叶轮进口回流区有效厚度值的定义及预估方法。     

混流式输卤泵内部湍流场的研究

运用流场计算商用软件FLuENT5．5,模拟了清水状态下混流式叶轮内部的三维湍流场;采用五孔圆球流体动力探针对叶轮及导叶进出口流场进行了测量,给出速度和压力分布图。同时,结合数值计算与实验测量结果,对各部位流场进行了初步的理论分析。通过研究与分析,提出具有直锥形吸水室的混流泵的叶轮进口处存在速度环量、叶轮进口处水流方向基本为轴向且分布不均匀等新的观点,为今后输送卤水状态下的泵内部流场研究工作提供参考。     

混流泵瞬态启动性能及空化流场可视化试验

为解决泵喷系统以及潜艇武器大型化和稳定化发展中的混流泵瞬态启动特性和诱导空化问题,结合混流泵外特性试验和高速摄影可视化技术,研究泵瞬态启动性能和空化流场特性.结果表明:在无空化启动时,启动时间和启动流量不影响混流泵的稳态性能,泵流量、转速和扬程同时刻达到稳态峰值,具有较好的同步性,泵扬程在启动初期具有明显的滞后性,设计流量下,启动扬程滞后时间约为启动时间的50%;在空化启动条件下,混流泵叶顶间隙最先出现空化,随着启动时间的增加,空泡云发展出“长条状”形状,随着进口压力的降低或进口流量的增大,空泡云逐渐呈现出“三角状”,最终发展到堵塞流道.通过高速摄影试验捕捉不同启动条件下混流泵流道内的空化形态演变,发现缩短启动时间、减小启动流量、增加泵进口启动压力是抑制启动空化发生的有效途径.     

对旋式轴流泵后置叶轮水力性能分析

为了研究对旋式轴流泵后置叶轮对其水力性能的影响,采用CFD软件对该对旋式轴流泵装置进行数值模拟计算,将前置叶轮与后置叶轮水力特性进行对比分析,研究后置叶轮的进口安放角对整个装置水力特性的影响,最后通过模型试验验证数据的可靠性.结果表明:在设计工况下,对旋式轴流泵扬程为11.32 m,效率为87.57%.在小流量工况下,流量为300 L/s左右泵提前进入马鞍区,此时泵扬程为14.06 m,效率为79.48%;在大流量工况下,流量为440 L/s时,泵装置扬程为2.24 m,效率为54.16%.对旋泵后置叶轮的水流进口冲角要大于前置叶轮的水流进口冲角,导致后置叶轮叶片做功能力增强,后置叶轮扬程增大.改变后置叶轮安放角,特别在小流量工况下,后置叶轮的马鞍区同样提前,后置叶轮的进口液流角几乎相同.研究结果对于对旋式轴流泵后置叶轮的设计和优化提供参考依据.     

轴流泵叶片水力矩三维紊流数值计算

采用RNGκ-ε湍流模型闭合雷诺时均动量方程组，数值模拟了某轴流泵内部三维流动．在计算流量、扬程、功率和效率的基础上，将该轴流泵的模型试验结果与计算结果进行了对比，两者一致性很好，从而验证了数值计算的有效性和可行性．讨论了叶片水力矩计算方法，根据数值计算结果，采用自编程序计算出每一个计算工况下的叶片水力矩，并详细分析了轴流泵叶片水力矩随流量和扬程变化的规律．轴流泵叶片水力矩随流量变化的关系曲线存在一个马鞍区，并与流量-扬程曲线的马鞍区相对应．在小流量区，水力矩变化剧烈，随流量的减小上升很快．叶片水力矩的变化与泵性能参数的变化密切相关，应引起泵设计人员的充分重视．     

超驼峰工况下轴流泵站事故停泵防护方案寻优

针对带虹吸式出水流道的轴流泵站超驼峰工况下事故停泵防护问题,基于瞬变流基本理论,以闸门总关闭时间、闸门快关行程和快关时间为决策变量,以最大倒转转速、最大倒流流量、最大水锤压力和最小水锤压力为评估目标,建立多目标水锤防护措施优化模型,并采用混沌-粒子群算法进行求解.研究表明,相对于标准粒子群算法,混沌粒子群算法粒子多样性强、寻优能力高、算法稳定性好,有效提升了两阶段关闸水锤防护效果;多次寻优结果表明两阶段关闸中,第一阶段关闸速度和关闸角度对倒转转速、倒流流量等指标影响较大,而关闸规律和闸门流量系数对最大水锤压力影响较大;当泵站最大超驼峰水位小于2 m时,采用“14 s快关行程66%,104 s慢关行程34%”的策略可以有效防护事故停泵水锤.     

不同载荷分布型式下轴流泵叶顶间隙流特性研究

轴流泵叶顶泄漏流对水泵内外特性有重要影响,从控制叶片载荷角度建立了轮缘载荷分布型式与叶顶泄漏流的关系。基于三维反问题设计方法设计得到了具有前载、中载和后载3种典型轮缘载荷分布型式的轴流泵叶轮模型,采用三维湍流模拟技术研究了上述3种轮缘载荷分布型式对轴流泵叶顶泄漏流及其诱导的泄漏涡流动的影响。结果表明,相对于轮缘前载型叶轮和轮缘中载型叶轮,轮缘后载型叶轮可有效消除叶片进口附近低压区,有利于叶轮空化性能;小流量工况性能有所提高,有效抑制流量扬程曲线的驼峰现象;同时轮缘后载型叶轮具有更好的小流量工况压力脉动性能。