水压轴向柱塞泵内部空化流动数值模拟

采用Schnerr-Sauer模型对水压轴向柱塞泵内部的空化流动进行了数值模拟,在不同的泵入口压力条件下,对泵出口的流量和压力脉动进行了分析.研究结果表明:当泵入口压力较低时,位于吸水区的柱塞腔内将出现明显的空化,空化区域主要位于柱塞腔的内侧,其中柱塞腔刚进入配流盘吸水槽时的空化最为严重;吸水区柱塞腔严重的空化将会导致泵出口的流量和压力出现较大的脉动;提高泵的入口压力将使空化程度减弱,但过大的泵入口压力会导致柱塞腔在吸水区产生压力冲击;空化程度减弱到一定程度之后,泵进口压力的改变对泵出口的流量和压力脉动不再有显著影响.     

转速对核主泵空化特性的影响

为研究转速对核主泵空化性能及进口流态的影响,应用理论分析、数值计算和试验研究的方法,对AP1000核主泵进行不同转速下的数值模拟和空化试验,得到3种频率30,40,50 Hz下不同流量(0.7Q_d,1.0Q_d,1.3Q_d)时的空化特性,并对叶轮进口截面静压分布与泵流动性能的影响关系进行分析.结果表明:转速对小流量工况下泵的空化性能影响较大;随着转速的降低,小流量工况下,空化性能曲线趋势变化比大流量工况下明显;在不同转速的额定流量下,转速较大时,模型核主泵在装置临界空化余量(NPSHC)减小时更容易接近临界空化状态;在转速较小时,临界空化余量(NPSHC)较小,且一旦发生空化,其扬程曲线斜度下降也相对平缓;在额定转速下,模型泵在大流量时更容易接近临界空化状态;随着转速和流量的减小,更容易造成模型泵在开始试验阶段进口处产生回流,扰乱进口的流场,从而造成局部空化严重.     

混输泵小流量工况的空化特性

为改善混输泵在小流量工况下的水力性能,采用基于均相流假设的多相流模型和Rayleigh-Plesset方程,应用标准k-ε湍流模型,对混输泵小流量工况全流道空化流场进行数值模拟,分析几种典型空化工况下混输泵的输运性能以及在不同工况下叶轮内部空泡的分布规律,最后根据模拟结果预测混输泵的能量特性并与试验结果作对比分析,从而在一定程度上验证了数值模拟的可靠性.研究结果表明:在小流量工况下,叶片进口绕流和动静干涉对叶轮内的流动分离产生较大的影响,同时旋涡形成的低压区会加剧进口空化、降低泵的混输性能;从初生到深度空化发展过程中,空化首先发生在叶片进口和靠近中间位置,在叶片背面进口的空化程度较严重,越靠近轮毂空化程度越严重,甚至阻塞流动,加剧叶轮内相态分离.该研究结果为混输泵的进一步优化设计、性能改善及实验研究提供理论依据.     

气液两相条件下进口含气率对离心泵相似定律的影响

为了研究气液两相条件下离心泵相似定律的适用性,选用NKG65-50-140型直联式单级单吸离心泵,基于试验和数值模拟方法对其进行研究。首先搭建了气液两相流开式试验台,进行了3种转速、不同进口含气率条件下模型泵性能试验;然后采用Eulerian-Eulerian非均相流模型、由空气和水作为工作介质进行了数值模拟,得到了3种转速、不同进口含气率条件下叶轮内的流动情况和气相分布情况。研究结果表明:进口含气率通过影响气体在叶轮内的分布而影响旋转叶轮与液体能量交换能力,从而影响气液两相流相似定律的适用性;同一流量系数时进口含气率越大,相似定律的适用性就越差;随着转速的降低,气体分布呈现从叶片顶尖、叶轮流道中部和蜗壳隔舌处移动的趋势,特别是进口含气率大于0.03后,气体更易堵塞流道。最后通过对比试验结果和数值模拟结果,验证了低进口含气率下所采用的计算模型和方法基本可靠,为泵设计提供了理论指导。     

射流泵空化流动的数值模拟

基于非稳态雷诺平均N—S方程方法（Urans）,对面积比为8．16的射流泵内不同空化阶段的非定常气液两相空化流动过程进行了数值模拟,包括射流泵内空化初生、空化发展及剧烈空化等不同过程的空化流动．捕捉到了气泡从射流边界层内初生,随着主流一起向下游流动、分裂、聚合、膨胀及消失的过程,模拟结果与试验观测一致．计算所得到的初生空化数也与试验值基本一致．模拟所得到的不同出口压力下的气相体积分数分布以及汽蚀流量比的变化表明：当射流泵工作压力与吸入压力固定时,射流泵出口压力越低,汽蚀流量比越小,同时流量比越接近汽蚀流量比,空化也越严重．     

大型排水泵装置空化区间的数值计算

为了研究大型排水泵装置空化区间,基于SST k-ω湍流模型,应用Rayleigh-Plesset模型对泵装置内部空化进行描述,结合模型泵试验验证数值模拟结果准确性.重点分析了泵装置相同水位不同流量系数δ下的空化分布规律、空化体积分数以及大流量系数下叶片表面受力分布规律.结果表明:设计水位下,δ≥0.8和δ=1.0时泵装置叶轮非空化运行角度分别为-8°~ 0°和-8°~+6°; 与设计水位相比,泵装置进水池水位降低会增大空化区间,反之将会减小;相同流量系数下,叶轮运行角度偏离0°越大,空化现象越严重,空化体积分数越大;进口水位达到最高防洪水位,非空化区间的最大运行工况为Q=28.75 m³/s(+8°);大流量系数下运行时,叶轮表面总压分布随着叶轮运行角度的增大而增大.本研究结果为大型排水泵装置稳定运行提供参考.     

混流泵启动过程空化特性的试验研究

为了研究混流泵在不同流量和不同进口压力工况下启动过程中的空化特性,采用不同的启动时间,对一台叶顶间隙为0.25 mm的混流泵模型的启动过程进行了高速摄影试验研究.主要研究了模型在4种流量(0.80Q_d,0.90Q_d,1.00Q_d和1.05Q_d)工况下,启动时间分别为10,15,20 s下的空化现象.试验结果表明:在混流泵启动过程中,初始阶段由于速度很小,压力没有达到水的气化压力,因此没有出现空化现象;当启动时间达到稳定点后,首先在叶轮叶顶处出现了空泡,随后扩散至叶轮流道,发生严重空化;在相同流量下,泵的进口压力越小(即空化数越小),空化发生的越严重;在进口压力和流量相同时,不同的启动时间下,模型泵在启动过程中,泵内的空化程度随着时间逐渐发展加剧,达到稳态时,空化最为严重.     

凸舌油槽对摆线转子泵空化特性的影响

为了改善摆线转子泵的空化特性,提出一种增加极限进出油面积的凸舌油槽结构方案,建立摆线转子泵凸舌油槽结构模型,采用RNG k-ε湍流模型对不同工况下摆线转子泵的内部空化流动进行仿真模拟,分析摆线转子泵凸舌油槽结构在不同转速、不同转子位置时的空化特性,并对不同监测点的含气率及轴向含气率不均匀度进行分析,同时对不同旋转速度及不同进口压力条件下摆线转子泵的空化特性进行试验及对比分析。结果表明:凸舌油槽结构在3种转速下对空化均有所缓解,改善的空化位置主要位于靠近最大啮合容积处;高转速时凸舌油槽结构对转子区域内含气率改善最为明显,低转速下凸舌油槽结构对空化改善效果较小;空化沿轴向具有不均匀性,在进油侧最小齿间容积处、转子底部空化严重,而在较大的齿间容积处、转子中上部的空化更为严重。摆线转子泵的容积效率模拟值与试验值较为吻合,且变化趋势一致,不同进口压力下凸舌油槽的容积效率均高于原模型,凸舌油槽的空化特性优于原模型。     

多相混输泵叶轮不同区域增压性能

为了改善多相混输泵叶轮域的增压性能,提高混输泵叶轮的做功能力,选用标准的k-ε湍流模型,分别在纯水条件不同流量下和设计流量不同含气率下进行了数值计算,对多相混输泵叶轮不同区域的增压性能展开了研究.结果表明：从叶轮进口到出口,各级叶轮叶片工作面和吸力面压差大的区域主要集中在叶轮的前半段,且在叶轮前半段,越靠近轮缘,叶轮的增压性能越强,越靠近轮毂,叶轮的增压性能越弱,在叶轮后半段,越靠近轮缘,叶轮的增压性能越差,越靠近轮毂,叶轮的增压性能越强;在不同流量下,随着流量的增大,叶片工作面和吸力面的压差逐渐减小,流量对叶轮前半段叶轮叶片工作面和吸力面压差的影响先增大后减小,流量对叶轮后半段叶轮叶片工作面和吸力面压差的影响逐渐减小;在不同含气率下,含气率越高,对混输泵叶轮的增压性能影响越大,且随着含气率的升高,叶片工作面和吸力面压差下降越快.研究结果对多相混输泵叶轮的进一步优化设计提供重要的理论依据.     

双吸离心泵吸水室隔舌位置对空化性能影响分析

双吸离心泵吸水室隔舌位置的不同,影响了叶轮进口的速度及压力分布,对泵空化性能具有重要影响。以一台单级双吸离心泵为研究对象,采用数值模拟的方法研究分析隔舌位置分别位于与水平方向呈45°（原模型）,90°,135°及-45°四种吸水室内部流动变化对空化性能的影响。结果表明：采用隔舌位于90°和135°的吸水室,吸水室出口附近低压区明显增大,出口与转速方向相反的圆周分速度范围逐渐增大,在叶轮进口水力损失逐渐增大,临界空化数逐渐上升,泵空化性能降低。采用隔舌位于-45°的吸水室,吸水室出口附近低压区明显减少,出口不再存在与转速方向相反的圆周分速度,在叶轮进口水力损失减小,小流量及额定工况下虽然临界空化数变化不大,但在空化各个阶段叶轮内空泡率及空化区域均有所降低,在大流量工况下临界空化数下降较为明显。综合比较之下隔舌-45°吸水室,具有较好的空化性能。为吸水室的设计提供一定参考。     

汽车制动卡钳的铸造工艺及改进

运用JSCAST软件对汽车制动卡钳进行模流分析,试生产之后发现铸件的两端相应部位出现了轻微的缩松缺陷,且基体中珠光体含量较少,导致机械性能不合格,通过改善浇注系统,改变合金成分,消除了缺陷,解决了机械性能不合格的问题。     

L型侧槽溢洪道进口段水力特性试验及三维数值模拟研究

侧槽溢洪道被广泛运行于水利工程,但由于受场地、投资等限制,部分工程采用正堰与侧堰相结合的L型布置,导致槽内水流结构更加复杂。以景宁某工程溢洪道为例,采用Flow3D三维仿真软件模拟了L型侧槽溢洪道进口段的水流结构,并结合水工模型试验,对槽内的水流流态、流速分布、水面线、压强和消能率等水力特性参数进行了对比分析。结果显示L型溢洪道侧槽内正、侧堰两股水流相互作用后,可有效提高过流能力,降低侧槽内水位,增加消能率;其次,数值模拟计算结果与水工模型试验基本吻合,进一步表明三维数值模拟在研究复杂水流结构时的可行性,成果可为类似工程的研究提供参考。     

双磨耗设置与二次精车相结合提高数控车削精度的分析研究

尺寸加工精度是数控车削加工时必须重点考虑的问题。通过实例,深入分析对比了两种磨耗设置方法对尺寸加工精度的影响程度,得出了相比于单磨耗设置与一次精车,双磨耗设置与二次精车相结合的数控车削加工方式,能使整个切削过程工况相近,切削性能稳定。它可以有效地确保工件的尺寸加工精度,提升产品加工质量。     

风电机端盖缩孔和缩松缺陷的探讨与消除

由于电机端盖复杂的壁厚变化,导致铸件在试生产中产生严重的缩孔、缩松缺陷。针对这一问题,对其进行了工艺分析与改进,介绍了消除该类缺陷的工艺方法:冒口系统的优化并添加发热块、铸件补贴工艺的调整、炉料配比的优化设置、铸型刚度的优化等工艺措施,并利用模拟软件JSCAST对改进工艺进行验证、优化,有效消除了端盖严重的缩孔、缩松缺陷。     

基于物联网云技术的农业基地综合管理系统

针对小型农村农业基地的诸多问题,结合目前比较先进的4G通信技术、云数据库及云服务技术、物联网技术、移动互联网APP技术、GIS技术等先进技术,在自主研发双核多功能物联网采集装置的基础上,通过综合管理云系统总体构架的改进,实现了一套投资成本小,结构合理、操作方便、适合于小型农村农业基地应用的综合管理系统。应用实践表明,该系统有限解决了小型农村农业基地的诸多问题,可以产业化推广与应用,具有很好的价值与意义。     

造纸废水UMIC反应器中微生物的纵向分布特性

为探明造纸废水UMIC反应器中微生物的纵向分布特性,试验应用16S rRNA基因-Illumina MiSeq高通量测序技术分析和比较了不同高度反应器中的微生物群落结构及多样性。微生物多样性分析表明,在UMIC反应器中,细菌的多样性要高于古菌,且在反应器7.5 m处微生物多样性最高。反应器的顶部拟杆菌门微生物分布较多,而绿弯菌门微生物分布较少。厚壁菌门在反应器中分布较为均匀;在UMIC反应器的1m处,Euryarchaeota丰度相对较低,而Bathyarchaeota丰度相对较高。在5 m和10 m处,Euryarchaeota占绝对优势。     

等氮量替代原则下沼液部分替代化肥技术方案

在土壤基肥施用翻耕前,采用沼液漫灌对于矫治土壤连作障碍、提高土壤肥力具有显著作用。结合这种沼液的施用方式,拟定沼液替代化肥的技术方案可为沼液的资源化利用及化肥使用的减量化提供一种可行的技术措施,从而有效缓解沼液的消纳困境,间接促进畜禽粪便的资源化利用。文章提出了等氮量部分替代原则下沼液替代化肥的技术方案,并举例说明了沼液用量、化肥减量等参数的计算方法,拟定出沼液替代后化肥的施用方案,依次试验分析了技术方案实施的应用效果,结果表明:技术方案实施后,每亩蔬菜可减少尿素、重钙及硫酸钾用量依次为9.65 kg,22.72 kg和10.92 kg;蔬菜品质有明显提升,蔬菜增产7.92%,每亩蔬菜可增加收入5830.6元。     

青毛豆深加工机械技术研究及优化方向

青毛豆口味鲜美,营养丰富,但难以长时间在自然环境中储藏。对青毛豆进行深加工可延长毛豆的存储时间和供货时间。阐述了青毛豆深加工工艺主要流程,研究了现有深加工机械中风选、清洗、漂烫、剥壳技术及设备。针对现有青毛豆深加工机械技术的不足,提出了优化方向。     

基于博弈论组合赋权的正态云模型在地下水水质评价中的应用

针对传统主、客观赋权方法的局限性,提出组合赋权思想。采用G2赋权法确定主观权重,CRITIC赋权法确定客观权重,并通过博弈论的组合赋权思想,充分挖掘权重信息。考虑到组合赋权的可信性,引入Kullback相对熵理论,验证三者之间一致性。同时运用正态云模型对水质状况进行识别与比较分析,充分反映水质变化趋势。该模型运用于新疆独山子区8组水样水质评价中,并与模糊综合评价法结果进行对比。研究表明,该方法评价结果准确、相对简单,是一种科学、实用的评价方法。     

基于PIV的循环式生物絮团系统涡旋分离器内流场研究

为分析循环式生物絮团系统涡旋分离器的内流场特性,基于非接触式流场测试PIV (Particle image velocimetry)技术对试验规模涡旋分离器内流场进行测量,分析了该涡旋分离器在不同水力停留时间工况下(248、83、49 s)涡旋分离器内部流场的合速度、分速度和涡量等分布情况。结果表明:不同水力停留时间条件下,涡旋分离器内套筒内部区域的左下角和上部区域均表现一定的涡旋,同时随着水力停留时间的加快,中间内套筒内的颗粒速度方向大致相同,仅在筒壁附近产生小的二次流,同时沉积仓内的颗粒速度方向趋于一致;虽然水力停留时间加快,但轴向和径向的合速度变化不大,且不同速度占据的比例基本相同;不同工况下顺时针和逆时针涡量基本相同,且水力停留时间越慢,流场的涡量相对越小,并随着水力停留时间加快涡量分布趋向均匀,即高涡量区域逐渐增加; PIV试验由于激光能量一定,其穿透能力有限,因此,对于复杂结构的PIV试验所获得的结果有待改进。