摘要：工业废水的处理及淡水资源的获取是当前一个重要的课题。膜蒸馏是一种有着低操作温度、常压操作、产水水质好等显著优点的新型技术。本文进行了直接接触式膜蒸馏的数值模拟,并结合相关实验对比分析了料液温度、料液浓度、孔径等因素对组件内流场及温度场分布的影响。针对直接接触式膜蒸馏热损失较大的组件结构进行改进,提出了一种新型热回收气隙式膜蒸馏组件的设计。新组件可在维持气隙温度、强化冷凝、提高渗透通量的同时,回收部分冷凝潜热,并对新型热回收气隙式膜蒸馏组件的传热传质过程进行了分析。进一步将低品位能源与膜蒸馏系统相耦合,可利用工厂余热、太阳能、地热能等能源作为热源,从而降低能耗。

摘要：泵控液压缸系统因其不存在节流损失而被广泛应用,但仍存在动力源与负载功率匹配性差、电机与泵自身能耗损失大等问题。以变转速电机驱动变排量液压泵控制液压缸系统为研究对象,建立系统数学模型和电机-液压泵能量损失模型,完成泵控液压缸系统参数匹配设计,计算推导不同负载工况下变转速电机驱动变排量液压泵能量转换效率与电机转速之间的关系,提出一种控制电机转速实现功率匹配,并调节液压泵排量以实现液压缸位置闭环控制的转速、排量复合控制策略。在AMESim中搭建变转速电机驱动变排量液压泵控制液压缸系统模型,在Simulink中搭建复合控制策略模型,并进行联合仿真。结果表明:相较于同参数配置的变转速定排量泵控系统,复合控制泵控系统的控制精度在允许范围内有所降低,但系统整体能源利用效率提升明显。在一个完整工作周期内,液压缸位置控制误差增加0.6%,系统能源利用效率平均提升约18.9%。

摘要：为了研究导叶对泵作透平流动状态及漩涡演化规律的影响,基于Omega方法分析泵作透平最优工况下涡结构演化过程。首先以无导叶Z_(0)=0透平为基础,然后为其添加导叶。结果表明:Z_(0)=0时漩涡结构比较紊乱,特别是出口涡相互作用使得其形态结构杂乱无序;Z_(0)=9时出口涡范围较小,漩涡形态及演化较为清晰;导叶内漩涡结构简单,演化过程十分清晰。Z_(0)=0时尾水管内主涡与小涡相互作用使得漩涡结构形态及旋向不明显;Z_(0)=9透平尾水管内螺旋形主涡与叶轮旋向相同,与小涡旋向相反。Z_(0)=9透平尾水管三个截面的切向和轴向速度均比Z_(0)=0有所提高,Z_(0)=9透平P1截面切向动能最大值比Z_(0)=0高96.40%。综上,导叶可以减少漩涡的产生,提升透平流场速度,降低水力损失。研究结果可对导叶式透平的设计运行提供一定的理论基础。

摘要：针对离心泵叶轮叶片三元反问题载荷优化,提出一种优化方法.选取某一中比转数离心泵为原型泵,在不改变其轴面流道形状、叶片厚度分布等条件的基础上,利用三元反问题设计方法设计了前盖板前加载、后盖板后加载的叶轮叶片.采用拉丁超立方抽样的方法,建立了80个离心泵叶轮模型样本空间,通过Fluent软件数值模拟得到离心泵性能.以叶片载荷参数为优化对象,离心泵设计工况点水力效率为优化目标,利用Kriging代理模型建立了叶片载荷参数与水力效率的关系.在扬程满足设计要求的条件下,使用MIGA算法得到水力效率最高的离心泵载荷参数.结果表明:在载荷曲线中,对水力效率影响程度较大的参数为后盖板直线段与抛物线的两交点ND_(h)和NC h,以及前盖板直线段与抛物线交点NC_(s);影响较小的参数为后盖板前缘载荷LE_(h)和前盖板直线与抛物线交点ND_(s);在设计工况点,优化泵的水力效率提升了1.35%且高效区较宽;叶片表面最低压力升高了38.41%,空化性能得到了提升;另外,功率减小了2.46%,扬程稍有提升.研究结果可对离心泵叶轮叶片的高效设计提供一定的参考.

摘要：过滤器是液压系统清洁油液的元件,油液颗粒污染物会逐渐堵塞过滤器的滤网,使滤网两侧油液压差增大。当压差超过滤芯骨架的临界承载压力,骨架会发生压溃失效故障。为研究过滤器堵塞情况下,骨架受外压作用产生的强度变化情况,以某型油液过滤器为研究对象,通过非线动力学和非线性屈曲仿真,求解骨架等效应力和变形。结果发现滤芯骨架压差超过13.5 MPa时,最大等效应力超过材料屈服强度,有发生塑性变形的风险。骨架失稳I阶非线性屈曲载荷为13.5 MPa,失稳变形量10.59 mm,大于过滤器骨架失效变形标准;最大应力为963.7 MPa,超过材料屈曲强度。此时骨架在结构弱化效应作用下失去了原有刚度,发生了阶跃失稳,导致骨架压溃失效。研究结论为过滤器临界载荷预判和设计提供一定参考。

摘要：为改善低比转数离心泵的空化性能,设计了一种串列叶片结构的叶轮模型,采用修正的SST k-ω湍流模型和Z-G-B空化模型对离心泵进行瞬态的数值分析,并通过外特性试验和空化试验对算法进行验证,通过对比原模型与串列叶片叶轮模型的外特性与空化特性以及叶轮内的流场结构、压力分布、湍动能分布、空泡体积和压力脉动情况,分析串列叶片结构对离心泵空化性能的影响.结果表明:串列叶片结构对离心泵的外特性影响较小,但在空化发展和严重阶段抑制了空泡的产生,改善了泵的空化性能;同时抑制了空化初生阶段的高湍动能区域的扩张,削弱了空化发展和严重阶段叶轮出口湍动能强度,减少了旋转叶轮周围形成的低压区;降低了空化发展和严重阶段时蜗壳隔舌处的压力脉动主频幅值,对空化诱导产生的噪声和喘振起到抑制作用,可使泵的运行更加稳定.

摘要：机械系统在服役周期中,多种因素会导致机械系统中出现间隙,从而影响系统的结构及性能,甚至影响系统的安全运行。通过研究机械系统在间隙存在时产生的碰撞振动,识别碰撞振动时产生的混沌现象作为间隙检测判断依据。结果表明:基于碰撞振动的间隙检测方法能够有效检测出机械系统存在的间隙,并且基于混沌现象的初值敏感性,检测具有较高的精度,可以实现对螺栓松动等微小间隙的识别。设计了机械系统间隙检测试验,验证了该方法在实际试验条件下的可行性。

摘要：提出了一种叶片型线的多工况优化设计方法,该方法包括叶片型线参数化、优化的拉丁超立方试验设计、CFD技术、GA-BP(genetic algorithm-back propagation)神经网络与遗传算法.具体采用三次非均匀B样条曲线参数化叶片型线,优化的拉丁超立方试验设计方法在设计空间内获取训练GA-BP神经网络的样本点,各个样本点性能分析由CFD技术完成,随后开展GA-BP神经网络的学习训练,最后采用GA-BP神经网络和遗传算法相结合的优化技术求解液力透平叶片型线的多工况优化问题.基于上述优化方法对一液力透平进行了叶片型线的优化改进,结果表明,在保证扬程不小于相应初始扬程的约束条件下,优化后的液力透平效率在3个指定工况下分别提高了3.91%,3.59%和3.09%,证明采用此方法优化叶片型线具有一定的可行性.

摘要：为了探明常规离心泵采用液压油介质的增压供液性能,首先搭建了常规离心泵油液适应性试验系统,获得油介质下离心泵的流量、压力等参数,并通过可视化油箱观测油液内气泡分布;然后通过PumpLinx建立了离心泵全空化仿真模型,对比分析了水和油介质下的空化特性;最后,从离心泵的抗气蚀性能角度对叶轮进行了优化设计。结果表明:离心泵发生明显空化现象的临界转速为1550 r/min;在3000 r/min运行时,离心泵在液压油介质下的扬程较水介质降低了64%;离心泵在液压油介质下空化程度更剧烈,空化区域主要分布在叶片压力面及叶片根部。优化后的离心泵旋转域气体体积分数降低了46%,对运用于高转速液压泵的吸油增压离心泵设计具有重要意义。

摘要：为了降低节段式多级泵叶轮所受的径向力,提高多级泵运行时的稳定性,采用剪切应力传输κ-ω湍流模型对高压双壳体多级泵末级导叶出口有出口压盖和无出口压盖2种情况分别进行了全流道非稳态数值计算,比较了2种情况在设计与非设计工况下末级叶轮及整个叶轮所受的径向力。研究结果表明,1个旋转周期内,末级叶轮径向力波动周期与末级导叶叶片数(即反导叶数)相同,整个叶轮的波动周期与正导叶叶片数相同。此外,添加出口压盖后,末级叶轮及末级导叶流道内流线分布更均匀,旋涡区明显减少,径向力幅值及主频也明显减小。