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%。

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%。

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。

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%.

不同吸水室对离心泵空化性能的影响分析

由于吸水室的几何形状决定了叶轮进口的速度分布,对泵空化性能具有重要的影响。针对一单级单吸离心泵配套的直锥形、半螺旋形、环形3种不同结构的吸水室,采用数值方法研究分析3种不同结构的吸水室内部流动变化对离心泵空化性能的影响。结果表明:直锥形吸水室相比于其他2种吸水室,对叶轮空化性能影响最小,初生空化发生在与蜗壳隔舌对应流道的下一个流道的叶轮叶片进口背面。半螺旋形吸水室出口速度增加且不均,液体以较高速度流入叶轮,使得对应径向位置的叶片进口背面首先发生初生空化。环形吸水室左右两侧内均产生漩涡与回流等现象,吸水室出口处靠近入口侧速度较大,使得叶轮叶片进口背面压力减小易于发生空化。在临界空化工况下,半螺旋吸水室与环形吸水室叶轮进口处产生的空泡在流道进口之间发生蔓延,其环形吸水室叶轮进口最为明显,对泵空化性能影响最大。该研究结果对泵叶轮进口流动设计和吸水室结构设计具有一定的理论价值。

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。

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.

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。

重力辅助充种盘室同步气吸式排种器性能分析

为探究重力辅助对盘室同步气吸式精量排种器充种性能的影响,以盘室同步气吸式精量排种器为载体,对其充种过程进行了受力分析,建立了重力辅助充种受力数学模型,结果表明:型孔充填过程中,待充种子重力在排种盘径向的分量与气流曳力方向一致;已充种子脱离种群过程中,种子重力沿径向分量与压力梯度力方向一致,种子重力对充种有辅助作用。运用EDEM(Engineering discrete element method)软件仿真分析了300、600、900、1 200粒种群数量条件下,待充种子对排种盘平均法向力随低、中、高3种不同充种区域变化的影响,仿真结果表明:种群数量300粒时,各区域平均法向力随区域位置的变化不明显,种群数量为600、900、1 200粒时,平均法向力随区域位置的变化规律一致,此时种群数量对充种效果影响可忽略。对仿真结果进行试验验证的结果表明,盘室同步气吸式精量排种器台架试验3个区域漏充率由大到小为:低位、中位、高位。通过盘室同步气吸式精量排种器重力辅助充种和无重力辅助充种对比试验表明:重力辅助充种下,排种器作业风压3~5. 5 k Pa时,合格指数均高于94%;无重力辅助充种情况下,排种器作业风压6 k Pa才开始满足国标需要,重力辅助充种显著降低了排种器作业风压需求,提高了作业质量。

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。

气吸式割前摘脱联合收割机惯性分离室压力损失的影响因素

鉴于气吸式4ZTL-1800割前摘脱稻(麦)联合收获机的惯性分离室的体积和压力损失一般都较大。该文在前期研究工作基础上,确定以惯性分离室为对象,选择隔板长度、上盖安装高度、分离室长度、分离室入口气体速度为试验因素,以压力损失为评价指标,进行了四因素五水平二次正交旋转组合试验,获得了上述参数对压力损失的影响规律。在保证分离室分离效率的前提下,以分离室压力损失最小为目标,得出了惯性分离室的优化结构参数:隔板长度1180 mm,上盖高度1120 mm,分离室长度1700 mm。研究结果可为惯性沉降分离室的设计提供参考。

印刷机真空输纸技术研究

利用真空输纸原理,建立了真空输纸板的透气面积和关键结构参数之间的数学模型;基于纸张受力分析,推导出侧规拉纸力与气腔气体流量之间的函数关系,并经实验验证,该模型与实测曲线一致。研究表明,侧规拉纸力分别随着气体流量、透气面积的增加而增加。

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。

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。

半螺旋形吸水室水力设计CAD软件开发

归纳总结了目前现有的半螺旋形吸水室的水力设计方法,给出了各断面面积的计算方法及数学模型.在AutoCAD 2002平台下,采用Visual C++6.0作为编程语言,在ObjectARX 2000环境下开发成功了用于单吸泵和双吸泵半螺旋形吸水室水力设计的参数化CAD软件.运行实例表明,软件界面友好,使用简单,功能强大,设计结果可靠,实现了参数化绘图,提高了设计半螺旋形吸水室的工作效率,具有推广应用价值,可以应用于工程实践,并为后续开发半螺旋形吸水室的三维参数化造型软件提供了数据接口.

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。

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。

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。