摘要：为提升旋流排沙渠道的性能,根据体型结构与排沙效果的相关性,在模型试验和数值模拟的基础上,结合正交试验设计,分别以渠道的4个关键体型参数和2个关键水力参数为设计变量和目标函数,采用径向基函数(RBF)代理模型和非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对旋流排沙渠道的体型进行优化.结果表明:本优化方法减少了数值计算的时间,有效提升了旋流排沙渠道的体型优化效率;当上游来流量为30 L/s时,优化体型的排沙耗水量较原体型减少15.4%,排沙洞典型断面的平均流速较原体型增大18.9%,且流态、流速和湍动能特性均优于原体型;两种体型均具有较高的截沙率,但优化体型显著减少了排沙洞内的泥沙淤积,当上游来流量为14.02 L/s时,排沙洞内的泥沙淤积量较原体型减少43.4%,从而在排沙洞内形成更有利于泥沙运动的水力条件.本结果可为旋流排沙渠道的设计及应用提供参考.

摘要：为了解决目前常用的水轮机主轴密封装置易磨损、泄漏量大的问题,在水轮机主轴上采用磁流体密封技术.该密封技术具有无刚性接触,无磨损,可自行修复,寿命长等优点,选择适合密封水介质的油基四氧化三铁磁流体作为密封材料,磁性能高且价格低廉的钕铁硼永磁材料提供外磁场,并使用电磁场分析软件进行仿真计算.仿真结果表明:轴向密封靠近转轴处,径向密封靠近导磁体处,密封能力最差,最易失效;齿形、密封间隙等结构参数对密封性能影响较大,且在一定的数值范围内密封能力较强.结合水轮机主轴密封的特点,设计出适合水轮机主轴的轴向与径向密封组合的矩形齿磁流体密封装置,轴向密封总级数为48级,径向密封总级数为20～24级,总的密封压差Δp>0.5 MPa.

摘要：为了提高凸轮泵转子的设计效率和精度,对凸轮泵转子的型线参数进行了理论分析,建立了各参数之间的参数化方程,在此基础上,基于SolidWorks平台,采用C#编程语言,在Visual Studio 2017环境下开发了凸轮泵转子型线参数化设计软件。该软件主界面集输入、计算、输出按钮于一体,输入具体工况参数即可进行转子参数计算和设计,软件还提供多叶、直叶、螺旋等转子类型的选择,缩短了计算周期,提高了设计效率。通过数值模拟计算和试验验证,对比了不同压差及不同转速下的流量曲线,软件的设计结果与数值计算和试验结果误差分别在5%和3.0%以内,验证了该软件的设计结果精确度。该研究实现了凸轮泵的快速设计,对同类产品的二次开发具有一定的借鉴意义。

摘要：通过改变旋喷泵转子腔的结构,结合CFD软件Fluent对不同结构的转子腔泵进行数值计算.计算时以XP300-3型旋喷泵为研究对象,基于雷诺时均N-S方程,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法.在已有的研究基础上,对转子腔结构进行优化设计,即在壁面增加凸棱、减小转子腔的轴向宽度以及2种结构叠加的综合优化设计,分析3种结构模型对泵性能的影响,再与原结构模型泵进行对比.结果表明:在同一工况下,相比于原模型,增加凸棱和适当减小转子腔的轴向宽度,都能有效减少流体在转子腔中的停留时间和过流面积,减小对泵体的磨损;两种转子腔结构对泵的扬程和效率都有明显的改善作用,尤其是对泵扬程的提高;在相同工况下,转子腔结构综合优化后,泵的理论扬程和效率较前面任何一种情况都有相当大的改善,表明在此旋喷泵转子腔的结构优化中,结构优化可叠加.

摘要：为了研究过渡过程动静叶栅内固液两相流的瞬态流动特性,以导叶式离心泵为研究对象,进行几何建模及结构化网格划分,借助Fluent软件,基于Mixture多相流模型、分离涡湍流模型及用户自定义函数,对其全流道进行三维瞬态数值模拟计算.对过渡过程动静叶栅内瞬态流动进行分析,结果表明:过渡过程中,位于动叶进口背面的低压区范围扩大,位于动叶工作面靠近轮缘处的高压区范围缩小;随着时间增加,动叶栅流道内的涡持续产生、合并,并在静叶栅内破碎、耗散,且流量增大,使得动叶进口处的流动滞止,导致动叶进口逐渐产生旋涡;流量未增大到设计流量之前,固相容易沉积在静叶栅出口;在流量瞬态增加到设计流量时,动叶栅子午面中间流线上的固相体积分数总体变小且趋于均匀分布.

摘要：铅冷快堆反应回路中的高温液态铅铋金属会对轴流铅铋泵叶轮叶片头部产生冲刷磨损效应,造成叶片表面保护层破裂从而加快材料腐蚀速率。为了降低高温液态金属对叶片表面的冲刷磨损效应,设计平面、倒直角和倒圆角的三种叶顶间隙结构,并通过缩比换算方法验证仿真结果的可靠性,继而采用ANSYS CFX流体动力学软件分析了不同叶顶间隙结构下的流速、剪切力、流态随冲刷磨损特性变化规律,并利用壁面熵产率方法分析了高温液态铅铋金属在材料表面的能量损耗。结果表明:标准工况下倒直角模型的扬程和效率较平面分别降低了1.02%和0.64%,倒圆角模型扬程降低了0.51%,而效率提升了0.51%。叶轮内冲刷磨损效应主要发生在叶片轮缘进口边附近,倒直角和倒圆角设计可以通过降低叶顶间隙的流速和改善流态的途径减小叶片表面机械能损耗,从而降低该位置的冲刷磨损效应。因此倒圆角设计和倒直角设计能够改善高温液态铅铋金属对叶片头部冲刷磨损的影响。

摘要：为研究小流量工况低比转速离心泵的空化特性,以一台降速后的IS80-50-315型离心泵为试验对象,专门设计了更换平衡孔直径的装置,当平衡孔直径等于4、6、8和11mm时分别对0.4Q_d、0.5Q_d、0.6Q_d和0.8Q_d这4个工况进行测试并分析。结果表明,叶轮平衡孔直径增大,泵扬程减小,效率下降。小流量工况下,随空化数的减小,不同平衡孔直径叶轮所受扭矩与泵扬程均出现不同步的陡降,且扭矩有明显的匍匐变化,这主要是由蜗壳和叶轮之间的动静干涉引起的;同一空化数下加大平衡孔直径,扬程系数增加,叶轮轴向力减小,离心泵的抗空化性能增强;同一平衡孔直径下流量越小,离心泵越不易发生空化,但随着离心泵内空化的产生和发展,泵腔内液体压力的下降速率先增大后减小,叶轮轴向力具有先趋于平坦后急剧增加的规律。从抑制空化和减小轴向力的角度,提出平衡孔直径在6~8mm较为合适。

摘要：为研究机电一体化轴流泵间隙泄漏流对泵内流场结构的影响规律及机制,该研究基于RNG k-ε湍流模型,利用ANSYS CFX仿真软件对该泵进行不同流量工况(1674~2510 m^(3)/h)的全流场瞬态数值模拟。具体分析该泵压力、湍动能和涡量场分布情况,研究转子摩擦损耗和泄漏量随流量变化的关系,并揭示径向速度和叶轮效率的变化规律,明确机电一体化轴流泵的泄漏流流动特性。研究结果表明:在额定工况(2092 m^(3)/h)下,机电一体化轴流泵电机转子外壁面的机械摩擦损耗扭矩占泵总扭矩的19.1%,且占比随流量的增加而增大;流体流经该泵电机定转子间隙并泄漏回流至叶轮入口,形成射流,使得叶轮入口轮缘位置存在明显的径向流动。该流动导致叶轮流道内径向系数为0.9~1.0的近轮缘位置出现高湍动能、强涡量区域,引起该区域水力损失增大,水力效率降低,且流量越小,影响越为显著。因此,机电一体化轴流泵节能设计的重点在于电机与叶轮协同设计,在满足水力性能的前提下尽可能降低转子摩擦损耗以及间隙泄漏流流动对叶轮进口流场结构的破坏。研究结果可为机电一体化轴流泵的研究及性能提升提供参考。

摘要：针对传统离心泵水力性能优化设计的复杂性,提出采用本征正交分解-径向基函数(POD-RBF)混合代理模型方法对离心泵叶轮内流场进行重构分析。由三次Bezier曲线对低比转数离心泵二维叶片型线进行参数化控制,通过对叶片包角、进出口安放角等控制参数进行适量的扰动得到叶片型线的样本集。由叶片型线参数及叶轮CFD内流场数据构成样本的快照矢量集,根据几何相似及网格变形方法插值得到各相似节点的流场参数,依据本征正交分解法(POD)将快照集分解为一系列正交基的线性组合。由径向基函数(RBF)拟合目标叶型所对应的正交基系数,实现了对目标叶轮内流场的重构。采用POD-RBF方法对MH48-12. 5型低比转数离心泵叶轮内流场进行了重构,其压力预测均方根误差为0. 84%,速度预测误差基本在0. 5 m/s以内,流场预测所需时间约为CFD计算的1/240。对样本集进行POD基模态分析,得到了各阶基模态流场特征及能量分布特性。

摘要：北方灌区在国家粮食安全战略中具有重要地位,但用水效率不高,浪费现象严重,加强节水灌溉研究是推动中国节水农业可持续发展的重大战略举措之一。喷灌是一种技术成熟、应用广泛的节水灌溉方式,在北方地区具有广阔的前景。在分析中国北方缺水地区喷灌发展的现状与制约因素的基础上,通过实例对畦灌和喷灌2种灌溉方式及固定式、优化型固定式、半固定式喷灌系统的投资、效益、劳动强度等指标进行了比较分析,结果表明每公顷喷灌投资较畦灌减少77.85%,其中每公顷节省用水量56%,节省水费468.75元/hm2,半固定式喷灌系统较固定式喷灌系统和优化型固定式喷灌系统的费用分别减少70.62%、48.86%,但它的劳动强度较高。最后,从增加政府投入,强化喷灌工程统一管理,降低成本,加强喷灌技术研究和大型喷灌机的研发与推广等角度提出了未来喷灌发展的战略对策。该文为缓解北方地区水资源短缺和大力发展推广喷灌技术提供指导。