摘要：为了提高适用于非旋转折射式喷头的射流三通的脉冲特性,采用正交设计方法,选取喷嘴宽度、位差、劈距和侧壁倾角4个因素,每个因素取5个水平参数,设计了共25组不同结构的射流三通模型.采用CFX数值模拟软件,对25组模型进行CFD数值模拟计算,以水头振幅和水头损失为性能评价指标,确定各因素对射流三通的影响性能指标主次顺序和最优结构尺寸模型.对比优化模型与普通模型的脉冲特性,模拟结果表明优化模型的水头振幅提高了0~16.73 kPa,水头损失降低了0~3.34 kPa.通过水力性能试验发现,与普通三通相比,在工作压力0.10,0.15和0.20 MPa下,射流三通条件下折射式喷头喷灌强度峰值降低了41.50~69.07 mm/h,同时改善了其近处水量分布.通过Surfer软件对单喷头水量进行叠加来计算喷头组合喷灌均匀性系数,发现与普通三通相比,在喷头安装间距2.0,2.5,3.0 m下,射流三通条件下折射式喷头组合喷灌均匀性系数提高了1.7%~23.1%.

摘要：针对目前丘陵坡地中缺少适用灌溉机械现状,结合茶园种植特点及丘陵坡地的地形特征,设计了一种适用于丘陵坡地的自走式喷洒装置.对喷洒装置直线行驶、纵向爬坡及横向坡行走等常见喷洒行驶工况进行力学理论分析.采用RecurDyn多体动力学软件对装置进行建模,对常见喷洒行驶工况的装置行驶状态进行仿真分析,仿真结果表明,装置具有良好的直线行驶及爬坡性能,能顺利通过最大15°横向斜坡、最大15°纵向斜坡.研制出样机并进行了真机试验,实测样机平均行驶速度1.94 km/h,具有良好的直线行驶性能,行驶偏移率2.88%;且平稳通过坡角为13°纵向坡,并在坡度范围为8°~13°的横向坡安全稳定行驶,与仿真结果相符,满足自行走喷洒装置的坡地作业要求,为后续丘陵灌溉装备的设计提供了参考.

摘要：为研究透平式能量回收一体机的转子系统轴向窜动平衡轴向力特性,应用雷诺时均法(RANS)并采用SST k-ω模型对一体机进行了全流场数值模拟计算,分析了轴向间隙尺寸变化对一体机水力性能的影响,获得了一体机在5组轴向间隙尺寸下的内流特性及轴向力变化特性.结果表明:轴向间隙尺寸对透平端的间隙泄漏流影响较大,增大轴向间隙可使透平端效率最大下降8%,而泵端水力性能所受影响较小,基本保持不变;在额定工况下,随着轴向间隙尺寸增大,透平端前腔体内平均压力最终下降0.37 MPa,一体机转子系统的轴向力指向透平端,轴向力值增大5 kN左右.研究结果可为透平式能量回收一体机设计和运行提供理论指导.

摘要：为解决真空引水罐出口气体流出问题,探究罐内气液两相流动机理,基于RNG k-ε湍流模型和VOF模型对真空引水罐进行计算,对不同初始状态下真空引水罐内的气液两相交界面形态、出口管气体流出量以及出口管内流动状态进行分析,讨论了真空引水罐内初始状态对罐内流场的影响,总结了罐内水位对内部流场及出口管的作用关系.结果显示:当初始水位远高于进水管时会大幅优化真空引水罐内流场;与原初始水位相比,罐内气液两相交界面的交互作用减少;气体流出量体积分数峰值从最初的6.916%降至0.106%,平均值从3.442%降至0.027%;出口管流态得到明显改善,顶部低压区域减少.研究结果表明初始水位的变化会影响真空引水罐内流场特性、气体流出量及出口管流态,为深入认识真空引水罐内部流动及真空引水罐的设计提供了数据支撑.

摘要：在ANSYS Workbench的基础上结合OptiSLang优化设计软件,对混流泵启动过程进行优化.利用准稳态理论和全流域模型计算数据,建立了混流泵准稳态启动过程的水力性能响应面替代模型.通过NSGA遗传算法优化内部流动状态,降低启动过程中的涡致能量损失,从而提升混流泵的水力性能.将原始混流泵与优化后混流泵的外特性、叶片压力分布进行对比,并分析混流泵内部涡结构,验证了所提出的准稳态启动过程水力性能优化方案的可行性.研究结果表明:叶片进口安放角α1,α4,α5,叶片出口安放角β1,β2,β3,β4,β5,叶片包角φ和叶片厚度系数θ对混流泵加权平均扬程和加权平均效率的影响程度较大;对比不同启动时刻下混流泵的叶片压力分布,发现该方法能够有效提升混流泵启动中后期的瞬态扬程和启动中期的水力效率.

摘要：基于Lighthill声比拟理论,采用混合数值模拟方法分析了流量变化对无轴泵喷推进器内流致噪声的声压级频域特性和总声压级等的影响及其与内流场的关系.研究结果表明:声压级主频均为轴频,并可见2倍轴频的谐频.小流量和设计流量下,主频处声压级幅值沿流向先下降后上升再下降,沿径向先上升后下降,并存在叶频及其倍频的谐频;大流量下,其沿流向下降,沿径向先下降后上升,未见叶频或其倍频的谐频分布.出口段靠近叶轮区域的主频处声压级幅值随流量增加上升,而远离该区域则先上升后下降;轴线附近区域的噪声逐渐增强.总声压级随流量增加而上升;流向上,总声压级逐渐降低,且在大流量下噪声衰减速度更为缓慢;径向上,总声压级最高值随着径向区域所在的流向距离增加而逐渐靠近轴线.影响不同流量下无轴泵喷推进器噪声分布的主要因素是出口段靠近叶轮区域的速度梯度和2个旋涡的大小和位置.

摘要：由于离心泵蜗壳模型结构较为复杂,在进行三维建模的过程中会进行大量复杂的几何操作,导致在CAD模型表面会出现碎面,使后续CFD计算的网格划分环节难以进行.为了解决此问题,首先对蜗壳水力图和三维模型进行分析,结合蜗壳模型中的碎面特点,给出了碎面定义;然后通过构建蜗壳CAD模型的属性邻接图,并利用拓扑信息和几何信息的映射关系实现了碎面识别;最后基于几何面的优化方法,针对蜗壳模型中存在碎面较多的曲面类型,根据其几何参数进行相应的基面构造,并使用基面对存在碎面的曲面进行拟合,完成了碎面修复.基于Open CASCADE平台实现了蜗壳优化算法,结合不同类型蜗壳应用实例证明了方法的正确性和有效性.研究成果能够为离心泵CAD/CFD一体化设计提供良好的技术支撑.

摘要：轴(贯)流泵机组在中国南水北调、“一带一路”等泵站群建设中运用广泛.为了研究大型轴流泵不同运行工况下流体激励力对机组振动的影响,采用CFX和Mechanical联合实现轴流泵叶片非定常应力的流固耦合计算模拟.流场计算基于RANS方法的N-S方程,结构计算采用弹性结构力学方程,使用任意拉格朗日-欧拉ALE法求解,得到了轴流泵转子变形、应力分布及模态特征.研究结果表明,叶频与压力波动频率一致,叶轮旋转是造成压力脉动的主要原因;叶片的最大变形出现在叶片轮缘处,叶片最大应力出现在叶片与轮毂连接处;在叶轮0.6~1.4倍额定转速内,难以找到转子各阶固有频率与叶频及其倍频均保持一定差值的合理转速,但在忽略次要共振可能性后,存在最优转速以达到固有频率和各阶主频的合理差值.

摘要：针对居民楼供暖系统,目前的研究未实现时空精细划分控制,供暖质量差、能耗大.为满足人们供暖热舒适性需求和节能减排的目标,通过理论分析和优化调节,对居民楼供暖进行分时分区控制,实现精细化供暖.首先,根据不同时段楼栋各功能区域供暖要求,计算确定居民楼分区分时最佳供暖量;其次,根据供暖系统传热特性、管路及阀门阻力特性和离心泵性能,在满足精准供暖要求的前提下,建立系统热平衡方程和变阀、变频、变频与变阀结合的系统水力平衡方程组,求解系统各出户阀门阻力和最优水泵变频转速.对郑州市某居民楼进行了供暖优化运行计算,分析比较了原设计供暖模式、变阀、变频、变频与变阀结合调节4种供暖模式的能耗,结果表明,相对于原设计运行方案,变阀优化运行、变频优化运行和变频与变阀结合优化运行的能耗分别节省12%,18%和37%;供暖量分别节省4%,20%和20%;总运行费用分别节省12%,18%和35%.

摘要：大型灯泡贯流泵广泛应用于调水工程、防洪排涝等重要领域,其中,灯泡体尾部的脱流问题是机组运行稳定性的关键因素之一。基于扫掠优化与熵产最小化理论,对大型灯泡贯流泵装置泡体尾锥段的长径比进行了优化,并对系统的水力性能及内部能量损失特性进行了深入分析。研究结果表明:通过优化灯泡体尾锥段的长径比,扬程提升了4.5%,效率提高了3%,泡体段的流动损失降低了21.7%。此外,湍流熵产在尾锥段中占据主导地位,是贯流泵中不可逆能量损失的主要来源。随着长径比的增大,湍流熵产逐渐减少,但过大的长径比会导致壁面熵产增大,从而增加总熵产。泡体尾部的涡流区域为高熵产的集中区域,流动分离引发的涡流显著增加湍流动能与能量损失。通过熵产理论,可以有效识别高损失区域并量化其损失程度,为大型灯泡贯流泵的水力优化提供了理论支撑。