气吸双行错置式玉米密植精量排种器设计与试验

针对大豆-玉米复合密植播种模式下传统气吸式排种器单行种盘高转速作业导致充种时间短、气流稳定性差,难以实现高速精量密植播种的问题,设计了一种气吸双行错置式玉米密植精量排种器,阐述了排种器结构与工作原理,对其工作过程及关键部件进行理论分析,构建充种和投种环节的种子力学模型,确定排种盘内外环型孔排布、投种轮、气室等关键结构参数,并开展单、双气道内负压分布、型孔内气流场特性分析,基于DEM-CFD耦合方法对排种器的排种过程进行仿真分析,以作业速度、气室结构和负压为试验因素,充种合格指数、重充指数和漏充指数为评价指标,优选出最优气室结构。通过台架试验开展不同气吸式排种器排种性能对比试验。试验结果表明,在作业速度为5~10 km/h的高速密植工况下,气吸双行错置式密植精量排种器排种合格指数均大于88.7%,且作业速度为10 km/h时,相较于常用单圆环气吸式排种器合格指数提高5.5个百分点,漏播指数降低5.6个百分点;田间试验结果表明,在作业速度为5 km/h下,播种合格指数为95.7%,重播指数为1.6%,漏播指数为2.8%。提出的气吸双行错置式玉米密植精量排种器在高速作业时拥有良好的排种性能,能够满足大豆-玉米高速精量密植播种要求。

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。

入水平衡装置对自平衡多级离心泵吸水室性能影响研究

文章从入水方式着手,以自平衡多级离心泵为研究对象,探究了入水平衡装置对自平衡多级离心泵吸水室性能的影响。将平衡水管中心距入水平衡装置出水口距离与平衡水管直径作为设计变量,基于等间距控制变量法构建5组不同对比方案,利用计算流体动力学(CFD)方法对5组方案外特性、压力分布、速度流线分布以及空化性能进行仿真分析。结果表明:平衡水管的有无、位置与大小均可影响自平衡多级离心泵的扬程与效率,对比方案中,离心泵扬程的极差为2 m,效率的极差为0.27百分点;随着平衡水管中心距入水平衡装置出水口距离l或平衡水管直径d越小时,吸水室中高压区明显增大,而涡流密度明显减小,流线更加平顺;吸水室内所发生的空化区域明显减小,优化后方案的吸水室空泡体积分数最大值为90.91%,较优化前方案的吸水室空泡体积分数最大值降低5.4%。

超大直径泥水平衡盾构气垫仓吸口改造技术研究

广东省广州市海珠湾隧道超大直径泥水平衡盾构穿越泥质粉砂岩复合地层,刀盘前以及密封仓中积渣滞排导致掘进参数恶化、刀具磨损严重、掘进效率受限、刀盘开口结泥饼等问题。针对超大直径泥水平衡盾构在复合地层中遇到的滞排问题,提出将P2.1泵吸口前移至泥浆门后方,增加了排浆吸口吸力,增强了浆液流动性及携渣能力,同时于P2.1泵前安装双管路液压闸阀采石箱,使大粒径渣土在P2.1泵前得以处理。气垫仓吸口改造后盾构掘进工效有所提升,对于改善刀盘前方以及泥水仓底滞排有一定效果,但由于鄂式破碎机无法动作,当掘进断面地层岩体较破碎、节理裂隙较发育时,极易发生吸口处渣土堆积、P2.1泵吸口压力突然降低、流量突然减少、挤压力上升、切口压力波动等情况,需频繁逆冲洗和开采石箱进行人工清理,进而影响了正常掘进环流,最终被迫恢复吸口及鄂式破碎机功能。相关研究成果可为同类工程提供参考。

综掘工作面气室降尘技术研究

针对掘进巷道中的粉尘控制问题,传统的长压短抽通风降尘技术存在粉尘扩散区域大、风幕降尘技术存在射流孔易堵塞等弊端。以巴拉素煤矿综掘工作面为工程研究背景,建立了掘进作业过程中的粉尘运动数学模型,得出降低综掘工作面粉尘浓度的关键因素是控制掘进巷道风流场扰动范围及减小粉尘颗粒运动时间。以上述关键因素为依据,在风幕降尘的基础上开发了气室降尘技术,通过在正压风筒末端加装风袖,与风幕共同作用将粉尘封闭在气室区域内,再由负压风机抽出,以提高降尘效率。采用Fluent软件对长压短抽通风降尘、风幕降尘和气室降尘进行模拟对比分析,并优化了气室降尘技术参数。模拟结果表明:采用气室降尘技术时,综掘工作面人体呼吸带位置的粉尘浓度为350 mg/m^(3),较采用长压短抽通风降尘时的600 mg/m^(3)和风幕降尘时的480 mg/m^(3)大幅降低;气室降尘最优技术参数为正压风筒出风口距综掘工作面14 m、负压风筒末端直径0.6 m。在巴拉素煤矿2号煤2号回风大巷综掘工作面进行现场试验,结果表明采用气室降尘时,掘进巷道最低粉尘浓度为118 mg/m^(3),低于采用长压短抽通风降尘时的184 mg/m^(3)和风幕降尘时的156 mg/m^(3),且降尘效率较长压短抽通风降尘平均提高54.8%。

挡板长度对半螺旋吸入室内部流动及空化影响

为改善半螺旋型吸入室对双吸离心泵的不利影响,探究了挡板长度对半螺旋吸入室内部流动及空化影响。采用3种挡板长度对比半螺旋吸入室水力性能,分析挡板对半螺旋吸入室双吸泵性能的影响。运用计算流场软件ANSYS CFX,采用SST湍流模型和基于Rayleigh-Plesset方程的空化模型,对双吸离心泵内部的半螺旋吸入室进行定常三维湍流全流道数值模拟。计算得到了半螺旋吸入室内部速度和压力变化分布图,进一步研究进入叶轮前的流态。结果表明:在0.8~1.2 Q的流量下,挡板末端越接近叶轮中心,在保持效率变化小于0.36%的情况下,其扬程逐步上升,幅度在1.2%~1.6%,同时改善了不切断型半螺旋吸入室隔舌处的流态。探究空化下不同有效的空化余量及其空化初生阶段的发展,发现挡板会导致空泡的初生阶段提前,但空化发展较缓慢,在扬程下降3%时,对应的有临界空化余量减小0.3 m。因此,增长挡板可以改善空化性能,在维持效率的情况下提高扬程,可为半螺旋型吸入室设计提供参考。

提高6m焦炉炉头温度系数的生产实践

结合安阳钢铁股份有限责任公司焦化作业部6 m焦炉的生产操作,针对焦炉炉龄长,焦炉蓄热室封墙、废气盘、两叉部等密封性差,不同蓄热室顶部吸力相差较大,导致炉头温度不均匀,部分炭化室推焦时冒烟,造成环境污染问题;炉头焦含焦油多,黏结干熄焦焦罐底部问题,通过加强生产操作管理,缩短焦炉炉门敞开时间,抹补焦炉蓄热室封墙,密封废气盘两叉部,调整单个蓄热室顶部吸力与标准蓄热室顶部吸力(差值不大于±3 Pa)等多项措施,使焦炉炉头温度系数平均值由0.88提高到0.97,减少了推焦冒烟,改善了劳动环境,延长了焦炉寿命。

双吸泵吸入室挡板的数值模拟和正交试验

为了研究半螺旋型吸入室中挡板的结构参数对双吸泵性能的影响,以输油双吸式离心泵为研究对象,利用流场分析软件Ansys-CFX对其进行数值模拟.选取半螺旋型吸入室中挡板厚度S、挡板水平方向长度L、挡板出口与水平方向夹角θ为试验因素,每个因素选取2个水平,建立L4(23)正交试验方案.按照试验方案修改双吸泵水力模型,分别在0.6QN,0.8QN,1.0QN和1.2QN工况下进行试验模型的数值模拟,得到双吸泵挡板结构的最佳参数组合.按照最佳挡板尺寸修改吸入室,将优化后水泵外特性试验结果与原泵的进行比较分析.结果表明:影响双吸泵性能的主要挡板结构参数是其厚度;优化吸入室后水泵效率较原泵提高近2%.

离心泵锥形吸水室内置隔板对水力性能的影响

分析了离心泵锥形吸水室内部预旋及回流的产生原因,并指出在吸水室内置隔板优化内部流动状态的传统做法可行。采用CFD数值模拟与试验研究相结合的方法,分析了吸水室内置隔板对单级离心泵性能的影响。通过改变隔板的径向长度、轴向长度、安放位置以及数量,得出吸水室内流状态及泵性能随隔板参数值的变化趋势,确定出隔板最佳的相关参数值为:隔板数量n=2,径向长度a=D0/4,轴向长度b=3L/4,在靠近叶轮入口端安放;并设计内置相应隔板的锥形吸水室,制造典型样机进行试验测试,结果表明:改进隔板设计参数后的离心泵水力模型在设计工况点,扬程提高0.8 m,效率提高1.7个百分点,消除了性能曲线驼峰。

吸水室隔板对低比转速离心泵非定常特性影响

为了研究离心泵吸水室内置隔板对低比速离心泵内部非定常特性的影响。采用数值模拟与试验研究相结合的方法,基于标准k-ε湍流模型和滑移网格模型,分别对吸水室有无内置隔板的低比转速离心泵进行三维全流场非定常数值计算,得到了不同工况下低比转速离心泵的外特性,并对叶轮径向力和轴向力的瞬态特性以及蜗壳流道内不同位置的压力脉动特性进行了分析。结果表明,采用吸水室内置隔板对外特性的影响不显著;无论吸水室有无内置隔板,低比转速离心泵蜗壳各断面压力和叶轮径向力均呈周期性波动,脉动频率为叶频。此外,径向力大小和方向时刻都在变化,且整体变化趋势基本呈六角星形分布;与无内置隔板相比,吸水室有内置隔板时蜗壳各断面压力脉动幅值均有所减弱,作用在叶轮上的径向力幅值减小,轴向力明显减小。研究结果可为低比转速离心泵的优化设计和稳定运行提供依据。

低比转速半螺旋吸水室双吸泵流场的数值分析

在CFD软件Fluent中采用考虑了旋转与曲率影响的RNG湍流模型,对具有半螺旋形吸水室的单级双吸离心泵进行了全流道(包括吸水室流道在内)数值模拟计算.结果发现,在叶轮流道内流速沿叶轮进口到出口逐渐增大;在叶轮流道前半部,靠近压力面处的流速明显大于吸力面,叶轮流道内压力分布基本和设计相符.通过对半螺旋形吸水室流道内部流场数值模拟结果进行分析后发现,在设计流量点,半螺旋流道出口隔舌及密封体处出现漩涡,并随着流量的增大漩涡逐渐明显,对叶轮进口产生影响.该结果对双吸泵及其进水流道进一步的性能优化设计提供了依据.

大比转速双吸泵吸水室CFD数值模拟

近年来,计算流体力学(CFD)技术已经成功地运用于数值模拟离心泵内部湍流流动。文章以型号为300S19双吸式离心泵为研究对象,使用FLUENT软件分别计算了多种不同工况条件下的双吸泵内部流场,并在原半螺旋吸水室的基础上进行改进,分别测试了在直锥型,鹅颈弯管型吸水室的各工况的内部流场,从而得到大比转速双吸泵理想的吸水室形状。

混输泵半螺旋形吸入室不同含气率下的速度分析

利用CFD模拟分析软件———STAR-CD,对油气混输泵半螺旋形吸入室在不同含气率下的流场进行了三维模拟分析。模拟结果显示流场速度变化较为均匀,表明这种半螺旋形吸入室作为混输泵的吸入室是合适的,只是在隔舌处会发生漩涡,出现气体滞留现象,并与流速大小和气体的含气量有关。根据分析结果,增大了隔舌处的圆弧半径,减小了出口端隔舌的厚度。样机试验表明,泵效率和含气率均明显提高,说明措施有效。

引射吸水室离心泵的数值模拟与实验

为了提高离心泵的汽蚀性能,基于喷射原理,以IS100-80-160离心泵为研究对象,通过设计不同喷射管数及引流管径的引射吸水室,采用RNG k-ε湍流模型对离心泵内部流场进行数值模拟。为了验证数值计算结果的准确性,通过离心泵闭式性能实验台对带有不同引射吸水室结构的模型泵进行性能实验。研究结果表明:随着喷射管数的增多,泵汽蚀余量先减小后增大,扬程和效率略有下降,当8个喷射管均布时,引射吸水室的增压效果最好,泵汽蚀性能改善效果显著;随着引流管径的增大,泵汽蚀余量先减小后增大,当引流管径为17 mm时泵汽蚀余量最小,扬程和效率与引流管径成反向变化趋势;实验结果与数值计算结果具有较好的一致性,泵汽蚀余量的最大差值为0.19 m。

大型半螺旋吸入室双吸泵优化设计

对半螺旋吸入室双吸离心泵内部定常三维湍流进行全流道数值模拟。通过3种不同结构形式半螺旋吸入室水力性能的对比,分析导流板对半螺旋吸入室双吸泵性能的影响。运用计算流体力学(CFD)流场软件CFX,采用标准k-ε湍流模型,基于雷诺时均N-S方程,通过SIMPLE算法进行数值模拟分析。计算得到了半螺旋吸入室内部断面速度和压力变化分布图,获得了半螺旋吸入室双吸泵的水力特性以及吸入室水力损失占总损失的份额。计算结果表明:导流板偏置能够有效地改善半螺旋吸入室内部的流动变化规律,可以消除叶轮进口处的漩涡,使吸入口流线比较均匀、稳定,有效减少叶片进口绕流引起的压降,效率高且抗汽蚀的效果好;数值模拟与半螺旋吸入室双吸泵样机的试验结果符合较好。

混输泵半螺旋形吸入室不同含气率的气相分布

利用CFD模拟计算软件,对轴流式油气混输泵半螺旋形吸入室在不同含气率时的流场进行了模拟分析,得出了各含气量时的气相分布规律,分析了气体积聚和旋涡形成的原因。根据分析结果,加大了吸入室从径向转向轴向时过渡区的断面面积和圆弧半径;增大了隔舌处的过渡圆弧,减小了出口端隔舌的厚度。样机试验表明,泵效率和含气率均明显提高,说明采取的措施是有效的。

离心泵叶片设计经验系数取值范围分析

通过Fluent软件,运用雷诺时均方程和标准k-ε湍流模型并结合SIMPLEC算法对半螺旋型吸水室的双吸离心泵在设计过程中出现的经验系数取值范围偏大的问题进行三维全流道数值模拟。由模拟结果计算得出了不同流量下各流线上经验系数的值,经比较发现,设计阶段使用的经验公式中经验系数的取值较大,从而对同种类型的泵,可适当缩小经验系数的取值范围;同时,由模拟结果计算了所选用的泵在大流量下叶轮进口边各流线处的冲角,以此分析了该泵在大流量下的运行状况,发现该泵不宜在大流量下工作。

多级离心泵环形吸水室水力设计优化与数值计算

根据某多级离心泵设计要求,按环形吸水室水力设计方法,设计8种几何参数不同的吸水室设计方案。采用Pro/E软件对吸水室进行三维造型,采用非结构化进行四面体网格划分,采用标准k-ε湍流模型进行数值计算。计算结果表明,水力损失随流量的增大而增大,吸水室进口直径D进对吸水室收缩段流态影响显著。小流量时,8种方案的水力损失差别不大,而大流量时,8种方案的水力损失差异较大。在大流量工况,进口直径越大,则水力损失越小;出口直径越小,则水力损失越大,但影响的效果不明显;环形空间采用弧形结构是降低水力损失的一种有效措施。因此,在选择最优设计方案时,应结合水力和结构两方面因素加以综合考虑。

气吸式联合收获机沉降箱压力损失影响因素的研究

鉴于联合收获机沉降箱的压力损失较大,对气吸式联合收获机沉降箱在不同运行工况和不同结构参数下的压力损失进行了对比实验,同时考察了籽粒的沉降效果。结果表明:当入口气体速度由11m·s-1提高到17m·s-1时,沉降箱的压力损失随沉降箱入口风速的增加而增加,籽粒的沉降效率先明显增加,而后减小;箱体长度和隔板长度是影响压力损失的主要因素。从而为气吸式沉降箱的优化设计提供了可靠依据。

水动比例注入泵容积效率分析

容积效率决定了水动比例注入泵的混合精度。以周期流量为基础,进行3种比例注入泵的水力性能试验,提出比例注入泵驱动腔和抽液腔的容积效率计算公式,并分析比较3种比例注入泵的两腔体的容积效率与压差关系。结果表明,活塞运动频率随压差增大而增大并趋于平缓,驱动腔容积效率随压差增大而降低,抽液腔容积效率基本不受压差影响。同压差下,国内比例注入泵两腔体容积效率偏低,且在0.06 MPa后驱动腔容积效率降幅增大,低比例区抽液腔容积效率较低。