桑田灌溉中的喷灌技术研究

根据桑田的特点,结合节水灌溉的要求,采用PLC电气控制原理结合电磁阀自动切换,实现了无人管理和定时、定点、定量灌溉,同时从技术和经济两方面阐述了桑田喷灌系统的布施方法。桑田喷灌技术的研究对于与之相似的喷灌系统的设计有很大的参考价值。

水力机械中的空蚀研究综述

空蚀是危害水力机械安全稳定运行的主要因素之一。针对该课题的研究不但涉及复杂的多相流相变问题,还涉及固体材料应变与质量损失问题。本文从试验方法、理论模型和数值预报方法三个方面对国内外空蚀问题的研究进行了概述,简要分析了目前各领域的发展现状与存在问题,指出目前主要有直接测量、间接测量以及同步测量的空蚀试验方法,并评述了各方法的优缺点;介绍了不同的空蚀理论模型及衍生的相应数值模拟预测方法;最后总结了空蚀问题研究的发展方向。

离心泵空化诱导噪声研究进展

本文从离心泵空化水动力学实验测量、离心泵空化水动力学数值模拟、离心泵空化流动的声响应特性、离心泵流动诱导噪声激励机制以及离心泵空化诱导噪声抑制五个方面对离心泵空化诱导噪声研究现状和存在的问题进行总结与技术展望,认为:离心泵空化涡动-声响应之间的关系仍存在许多不明之处,且缺乏对非定常空化流动中两种尺度现象的综合分析;空化数值模拟未充分考虑离心泵内部流动的旋转、瞬态和非线性等特点,需要在实验的基础上对现有空化模型和LES湍流模式进行修正;离心泵流场、结构场、声场之间的能量转换机制仍未明晰,多场同步测量技术在离心泵空化研究方面的应用仍有待拓展,空化噪声测试的干扰因素较多,基于EMD方法的声信号去噪处理技术在非平稳和非线性的空化噪声研究中潜力巨大;流-固-声耦合作用的声边界条件法能够对空化噪声进行准确的预测;仿生设计、超空化泵和碟片式圆盘泵的开发是抑制离心泵空化、降低系统空化噪声的研究前沿。

不锈钢冲压焊接离心泵研究现状

列述近年来国内外不锈钢冲压焊接离心泵的研究进展,从结构设计及成型工艺、水力设计、数值模拟及优化设计等几个方面进行阐述,并对不锈钢冲压焊接离心泵的进一步研究提出若干建议。

离心式水力空化发生器空化空蚀机制试验研究

该文对一台转子-定子型离心式水力空化发生器的性能进行了系统的试验研究,以寻求其空化生成机制并与空蚀分布之间的关系。可视化试验结果表明空化发生器内存在楔形槽空化、转子叶齿和定子叶齿前缘空化。通过水听器测量了空化发生器蜗壳侧面位置的压力脉动情况,在相同转速下压力脉动随着流量的增加而增大,压力脉动周期不变;在相同流量下压力脉动随着转速的增加而增大,周期减小:50 Hz时压力幅值为30 Hz时的2.5倍,周期缩短0.001 s。油墨法试验结果显示空蚀主要发生在转子叶齿尾端和中部,定子叶齿前缘空泡附着部分及尾端。楔形槽空化是造成破坏的主要原因,因其空化强度最高且空泡溃灭行为离固壁表面最近。该研究可为离心式空化发生器的研发提供参考。

基于OpenFOAM的导叶式离心泵数值模拟研究

针对目前有关OpenFOAM对带导叶这种特殊结构的离心泵的计算研究较少且没有形成系统性研究的现状,为了验证OpenFOAM开源软件在导叶式离心泵数值计算方面的可靠性,分别对0.6Q_(d)~1.4Q_(d)流量工况下的导叶式离心泵进行外特性试验以及稳态和瞬态的数值计算。结果表明:OpenFOAM计算得到的外特性结果贴近试验数据,最大误差在4.1%以内;叶轮内存在低压区,导叶出口处压力最大但随着流量增大而减小;小流量工况0.6Q_(d)下导叶流道内漩涡严重,随着流量增大,流场流动趋于平缓;叶轮的轴向力、径向力和压力脉动均受叶轮和导叶的干涉影响,设计工况下叶轮受力最稳定,叶片压力脉动呈周期性变化,叶片工作面的压力波动程度大于背面,反导叶处的压力脉动曲线有28个峰值。因此,OpenFOAM可以作为有效预测导叶式离心泵性能的CFD软件,研究结果对后期研究OpenFOAM软件的普适性有一定的指导意义。

基于层推进法的混合网格生成算法研究

对于复杂几何外形的离心泵,在层推进法生成混合三棱柱/四面体网格时,很难生成高质量的贴体三棱柱网格,且层推进法生成三棱柱时可能违背流形的可视化条件,针对这一问题,在层推进法的基础上,采用一种新的层推进矢量计算方法生成三棱柱网格,并对影响整体网格质量的棱柱层数及棱柱层之间的比例系数进行研究,同时与已有算法生成的网格的进行对比,结果表明,三棱柱层数越少,网格质量越高;比例系数越小,网格质量越高,但比例系数减小会使网格数增加,因此,基于计算精度和计算效率考虑,推荐层数为3,比例系数为1。通过对比不同算法生成的混合网格结果表明,算法生成的网格有着更好的正交性,网格质量更高。

不同工况下喷水推进泵内流性能研究

为研究不同工况下喷水推进泵的内流性能,以轴流式喷水推进泵为研究对象,运用Ansys18.2流体计算软件模拟了不同转速和不同航速下喷水推进泵内的内流场,分析了喷水推进泵的转速和航速变化对其能量特性和内部流动的影响。数值计算结果表明:喷水推进泵的推力与航速呈负相关,与转速呈正相关;随着船舶航速的增大,喷水推进泵进水流道内的流速逐渐增大,叶轮进口速度的高速区面积有所增大,导叶出口速度分布的周期性逐渐减弱;随着转速的增加,叶轮进口处更容易发生空化,导叶出口压力上升,速度增大;喷水推进泵进水流道的唇部区域存在小范围的高压区,且航速越高,转速越低,该区域面积越大。

抽芯导叶式混流泵选型软件的研究与开发

水泵选型是直接关系到建站的投资、电能消耗和运行管理。采用ARX应用程序进行计算机辅助选型则可大大降低选型时的工作量,从而提高选型效率确保选型的准确性。为此,讨论了在VisualC++6.0环境下使用MFC和ObjectARX开发AutoCADARX应用程序的方法和步骤。围绕实例,详细说明了ARX应用程序的设计和具体实现。

水泵自动选型技术的实现

为提高泵的选型效率,提出了一种自动选型的实现方法;并介绍了利用VisualC++6.0语言和ObjectARX开发包,开发出相应自动选型AutoCADARX应用程序的方法和步骤,以及在具体实现过程中一些典型问题的解决方案。

基于大涡模拟的离心泵水动力噪声数值模拟

运用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术及Lighthill声类比理论研究离心泵3个流量下由蜗壳及叶片表面偶极子声源产生的水动力噪声。离心泵内部瞬态流场由大涡模拟方法(Large-eddy simulation,LES)模拟得到,流场计算结果显示,各流量下隔舌处压力脉动在叶片通过频率BPF处有明显峰值,说明叶轮和隔舌之间的相互作用是引起离心泵隔舌处压力脉动的主要原因。以离心泵内表面作为边界元模型,考虑蜗壳的散射效果。采用直接边界元法求解离心泵内声场,声场计算结果与试验结果吻合良好,验证基于LES和Lighthill理论的流动噪声数值模拟方法的可行性。结果表明,轴频点的声压峰值在设计工况下最小,叶频及其谐频处的声压峰值随流量的增加而升高;通过计算叶片偶极子声源噪声,可以定量预测叶频及其谐频点的噪声;蜗壳偶极子噪声的计算值与试验结果趋势一致,小流量工况下误差较大。

基于CFD的离心泵小流量工况下扬程预测分析

为了分析和提高小流量工况下离心泵CFD(computational fluid dynamics)扬程预测的精度,该文对一比转数为64的离心泵多个小流量工况下的内部流动进行了全流场定常多相位和非定常瞬态数值模拟。重点分析了定常多相位计算中的相位角和非定常计算中的时间步长对扬程预测结果的影响,并对比分析了定常多相位和非定常计算对扬程预测的优劣及其原因。研究结果表明,相位角对定常多相位数值计算的扬程预测结果影响很小;时间步长对基于非定常数值计算的扬程预测结果有较大影响。非定常数值计算的扬程预测精度远高于定常多相位数值计算的扬程预测精度,其相对误差都在2%以内。随着流量的减小,叶片与蜗壳的动静干涉作用也越来越明显。对小流量工况下离心泵扬程进行CFD预测,必须被考虑叶片与隔舌的动静干涉作用。

喷头导流器位置参数的计算及其对喷头性能影响

为了准确调节喷头导流器的位置,分析了垂直摇臂式喷头叶片式导流器在水射流中的运动过程,计算了导流器与摇臂转动轴间的距离、导流器中心线偏移射流中心的角度、导流器直叶片与射流中心线的夹角等3个参数各自的关系式。采用二次回归正交组合试验研究了导流器的位置参数对喷头的摇臂频率、步进角度和喷灌均匀度的影响规律。结果表明:影响摇臂频率的主次顺序依次为导流器偏移射流中心的角度、导流器直叶片与射流中心线的夹角和导流器与摇臂转轴之间的距离;影响步进角度主次顺序依次为导流器偏移射流中心的角度、导流器与摇臂转轴之间的距离和导流器直叶片与射流中心线的夹角。摇臂频率随着导流器与摇臂转轴之间的距离增大而减小,导流器偏移射流中心的角度和导流器直叶片与射流中心线夹角增大而增大;喷头的步进角度随着三者的增大而减小。优化之后导流器的位置参数分别为:导流器与摇臂转轴之间的距离为273 mm、导流器偏移射流中心的角度为4°、导流器直叶片与射流中心线的夹角为13°。导流器位置参数优化之后,喷头的水量分布更加合理;且随着组合间距的增加,优化之后的喷灌均匀度要大大高于优化之前。该研究可为垂直摇臂式喷头的设计及优化布置提供参考。

叶片数对离心泵振动噪声性能的影响

叶片数是离心泵的主要几何参数之一。为研究叶片数对离心泵振动噪声性能的影响,以比转速为97的离心泵为例,对比了不同叶片数下的水力和振动噪声性能,并采用FEM\BEM声振耦合计算方法对流动激励下的振动及其声辐射噪声进行了数值模拟,同时与试验数据进行对比分析。结果表明:提出的数值模拟方法可用于预测泵的流动诱导振动和声辐射性能,且在模拟中考虑口环泄漏的影响能够提高计算精度,有口环方案预测得到的振幅较无口环方案的预测精度提高了13.5%。随着叶片数的增加,扬程和轴功率均逐渐增大,最大增幅分别为15.9%和14.1%;效率随叶片数的增加呈先增大后减小再增大的趋势。离心泵蜗壳的压力脉动幅值随叶片数的减小而增大。由于叶轮蜗壳动静干涉的作用,蜗壳隔舌处、第1到第2断面间和扩压管壁面等3个区域的压力脉动幅值相对较高。随着叶片数的减少,蜗壳壁面的振动位移有所增大,最大位移主要发生蜗壳第8断面处。振动速度随着叶片数的增大后减小,与振动位移的规律有一定的差异,振动高速区主要集中在隔舌、蜗壳的第4与第6断面之间和靠近扩压管的第8断面处。设计工况下,泵在叶频对应的声压级和声强随着叶片数的增加先增大后减小,高声压级区域主要出现在泵出口附近的高振动速度引起的垂直方向。综合考虑水力和振动噪声性能,确定该模型泵的最佳叶片数为6。

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。

活塞式比例施肥器性能对比试验

比例施肥器是一种先进的定比施肥装置。介绍了活塞式比例施肥器的内部结构及工作原理。目前国内对比例施肥器的研究主要集中在新结构设备的研制上且都存在使用寿命短,吸肥精度差的缺点,而对比例施肥器吸肥性能的研究只局限于国外产品上,因此对国内外两种施肥器的吸肥性能进行实验,结果表明:施肥器的进口流量都随进出口压差的增大而增大,但国内施肥器的比例精度明显低于国外施肥器,且在相同压差下,国内施肥器的进口流量也低于国外产品。在分析的基础上建立了施肥器的吸肥量模型,可用于吸肥量的估算。

摇臂式喷头稳流器结构参数正交试验

喷头中稳流器的作用是阻断喷管中的横向环流,消除二次流使水流平稳顺直,从而降低水流湍流程度、提高喷头出口速度的均匀性,达到增加射程的目的。在喷头设计中,对稳流器的考虑主要有三方面:稳流器形式、稳流器的长度及稳流器的安放位置。以Nelson公司的SR100喷头为例,以喷头的出口湍动能和流量作为考核指标,采用三因素三水平的正交设计,通过数值模拟,分析得到稳流器结构参数对喷头出口湍动能和流量的影响规律。研究结果表明,喷头内部安装稳流器能有效降低喷头出口水流的湍流程度,但会稍微降低喷头的流量;稳流器三因素中稳流器形式对喷头出口湍动能影响最大,长度次之,安放位置最小;对喷头流量的影响顺序依次为稳流器形式,安放位置和稳流器长度;筋片形稳流器的效果最好,稳流器的长度最好与喷管的长度相等。

JP50卷盘喷灌机水涡轮水力性能试验

为了掌握国产卷盘喷灌机水涡轮水力性能和能耗,构建了一种试验装置,它由供水泵、制动器、扭矩-转速传感器、测量仪组成。试验时调节制动器来改变负载大小从而调节水涡轮转速,通过测量流量以及进出口压力,得出水涡轮水头、水功率,扭矩仪测出转矩和转速等,从而得到水涡轮在各工况下的效率。试验分别测得了水涡轮在7种转速下的特性曲线,得出水涡轮的高效区范围,高效区功率大小,随着转速的降低,高效区向小流量偏移。试验结果说明,国产JP50卷盘喷灌机的水涡轮效率较低,有很大的节能空间。

宽范围面积比下液气射流泵性能试验

结合液气射流泵的工作特点,介绍了其不同的应用场合时对泵具有不同的性能要求。以喉管/喷嘴面积比m为主要研究参数,在喉管长度固定情况下,对15种面积比(1.1025～110.25)单级液气射流泵工作性能进行了试验研究,结果显示面积比大小具有一定范围使泵正常工作,小面积比的液气射流泵可以得到较大的压力比,大面积比情况下可以得到较大的液气比。对于本文试验中给定的供水离心泵扬程大小和液气射流泵模型,以液气射流泵效率最高为衡量,存在最优面积比使泵效率最高,且该值与Cunningham经验公式变换后的计算值一致,同时试验得到小面积比情况下(m<4.41)合适的工作水压力值。试验结果为液气射流泵的工业应用提供依据。

反馈式PSF型全射流喷头综述

全射流喷头是利用水流的附壁原理完成喷头的步进与反向的功能,与其它喷头相比,具有结构简单、制造成本低、雾化程度高和喷洒均匀性好等优点。为此,分析了摇臂式喷头、非圆形喷洒域喷头和全射流喷头的发展概况,指出了国内喷头行业研究和应用中存在的问题,并提出了在今后发展中应尽快地开发国内首创的全射流喷头的建议。