2017年, 第45卷, 第5期　
刊出日期：2020-03-14

  

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试验研究
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  基于正交的割缝式旋流器结构优选和试验研究

  尚晓峰, 马文勇, 王志坚, 蒋明虎, 赵立新

  流体机械. 2017, 45(5): 1-5,10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.001

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  为改善螺旋叶片式旋流器分离含油污水的性能，在传统旋流器原型基础上，设计出一种新型割缝螺旋叶片式旋流器。为探究割缝尺寸对分离效率的影响规律，通过正交试验法对割缝尺寸及结构进行优选。通过FLUENT流体软件对优选结构的分离效率、压力场和油相分布进行数值模拟分析，发现正交试验法优选出的结构明显改善油核排出情况，内部速度场具有较好的周向对称性，并且降低了底流口含油量，同时又提高了旋流器分离性能。最后通过试验验证，得到分离效率最高可达93.7%，符合正交试验法的指标估算和数值模拟结果，从而证明了对旋流器溢流管进行割缝设计方案具有可行性。
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  基于PIV的泥泵叶轮内颗粒相对速度场的研究

  徐立群, 倪福生, 刘明星, 顾磊

  流体机械. 2017, 45(5): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.002

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  泥泵是挖泥船的核心设备，泥泵性能与叶轮内泥砂颗粒的运动密切相关。本文采用PIV（粒子图像测速）测量技术，分别对中砂（粒径0.2~0.4 mm）和粗砂（粒径0.8~1 mm）在叶轮内的运动速度进行了测量。研究表明：中砂颗粒沿流道的相对速度变化趋势与液相相似，均在流道前半段出现高速区，在后半段出现低速区，且中砂颗粒的相对速度值均高于液相；而粗砂颗粒在叶轮流道内相对速度值变化较小，在流道前半段低于液相，在后半段与液相相差不大。
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  基于综合应力的压缩机可靠性增长摸底试验研究

  肖彪, 何林, 卢浩贤, 张威, 范建波

  流体机械. 2017, 45(5): 11-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.003

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  通过对制冷空调系统压缩机的故障模式、影响及危害性分析（FMECA）以及压缩机在空调系统中的试验条件、试验应力、综合试验剖面的研究，选取适合评价压缩机在系统上的可靠性增长摸底试验研究方法，暴露产品的潜在缺陷，并及时采取纠正措施，使制冷压缩机的可靠性水平得到增长。
设计计算
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  考虑粗糙度影响的微凹坑织构化机械密封润滑性能的数值模拟

  曹宏涛, 王伟, 纪敬虎

  流体机械. 2017, 45(5): 16-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.004

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  采用正弦粗糙峰表征粗糙表面，建立了织构化粗糙机械密封端面流体动压润滑模型，研究了粗糙度、微凹坑织构几何参数对润滑性能的影响。结果表明：利用数值分析方法研究微凹坑织构对机械密封流体动压润滑性能影响时，不能忽略粗糙度、微凹坑之间的相互影响和边界压力的影响；存在最佳的微凹坑深度和面积密度使织构机械密封端面的流体动压润滑效应达到最佳。
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  异形中心体诱发空化射流的数值模拟研究

  邓松圣, 廖松, 于以兵, 管金发

  流体机械. 2017, 45(5): 21-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.005

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  为了产生更好的空化效果，探索空化射流应用于油罐清洗除锈的新方式，提高清洗除锈的效率和安全性。提出了将异形中心体与锥形喷嘴组合产生空化射流的思路，采Mixture多相流模型，在12 MPa的射流压力下，对含平头柱体、90°锥形柱体和半球柱体3种中心体喷嘴产生的射流流场进行数值模拟，重点对流场压力分布、轴向速度分布和空化体积进行了对比分析。研究表明：含半球柱体喷嘴比另两种异形中心体喷嘴产生更高的射流速度，且存在较大的核心区；含半球柱体喷嘴和含90°锥形柱体喷嘴比含平头柱体产生的空化区域更大，稳定性更好；含90°锥形柱体喷嘴射流产生空化泡扩散距离最长，空化体积最大。
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  舰船用星型压缩机并联充气过程的理论研究

  王增丽, 申迎峰, 王振波, 余小玲, 冯全科

  流体机械. 2017, 45(5): 26-31,15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.006

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  为了研究舰船用星型压缩机并联充气过程工作机理，本文根据星型压缩机的工作原理，建立了多台压缩机并联充气过程的数值模型。利用上述模型对多台压缩机并联充气过程热力性能进行了研究，得到了并联压缩机台数及充气工作参数对任意时刻气罐内的压力、压缩机的实际排量和充气时间等参数的影响规律。通过分析发现：多台压缩机并联充气时气瓶内压力升高增快，单台压缩机的瞬时充气量降低。随并联台数的增加，气瓶内压力的升高值成线性增加，但单台压缩机的瞬时充气量的减小值及充气时间会逐渐降低并趋于平缓。随着初始压力的升高气瓶内的瞬时压力逐渐升高，单台压缩机的瞬时充气量逐渐降低，初始压力越高，单台压缩机瞬时充气量的减小值越小，并联充气过程中达到充气终压的时间越少，且呈现线性降低的趋势。通过对星型压缩机并联充气过程的研究，可为海洋工程中压缩机的选配提供理论基础。
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  新型高效无过载船用串并联离心泵的研制

  张兴林, 俞健, 蔡标华, 方超, 吴生盼, 沈宗沼, 丁强民, 刘杰, 李鲲

  流体机械. 2017, 45(5): 32-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.007

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  针对现役船用离心泵在高效节能、无过载特性等方面存在的欠缺，阐明了高效、无过载离心泵设计的理论依据，提出了高效、无过载低比转速离心泵的设计方法。利用高效、无过载设计方法开发了某船用串并联离心泵，并进行了试验验证，试验结果表明该设计方法能有效提高低比转速离心泵的效率，并具有无过载特性。该设计方法可以推广应用于现役的各类船用离心泵以及民用低比转速离心泵。
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  导叶叶片数对轴流式油气混输泵内部非定常流场的影响

  马希金, 包春辉

  流体机械. 2017, 45(5): 36-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.008

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  为了阐明导叶叶片数对轴流式油气混输泵内部非定常流场的影响，基于Mixture模型的两相流理论，湍流模型采用SST模型，以自主研制的YQH-100油气混输泵为研究对象，对油气混输泵不同导叶叶片数及不同含气率时的内部非定常流场进行了数值计算。结果表明：随着导叶叶片数的增加，油气混输泵的扬程下降趋势逐渐变缓，其最大差值为7.9%；油气混输泵的效率在含气率为0时先升高后降低，在含气率为0.5时逐渐升高，其最大差值为3.7%。对监测点压力脉动的变化分析表明，含气率为0.5时，监测点压力脉动的幅值更大。随着导叶叶片数的增加，导叶流道内压力脉动的变化更明显，压力脉动幅值的衰减变缓，叶频压力脉动的幅值逐渐减小。研究结果为导叶叶片数为9时，油气混输泵内非定常流动特性更好，由二级叶轮气相分布也能反映出混输泵的运行更稳定。更多还原
应用技术
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  多级离心泵轴向浮动支撑结构的研究与设计

  戴晓春, 赵德清

  流体机械. 2017, 45(5): 42-45,35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.009

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  为解决多级离心泵因轴向力引起的平衡盘磨损和轴承烧损等问题，提出了一种组合轴承支撑结构。该结构由轴向自由的圆锥滚子轴承（文中称为浮动轴承支撑）与圆柱滚子轴承组合而成。其中，圆锥滚子轴承侧轴承安装外套采用浮动结构，允许轴承轴向自由窜动，并限制转子向泵进口端方向移动的极限位置，保证平衡盘保持有最小间隙，避免了平衡盘磨损；组合支撑结构确保圆柱滚子轴承只承担径向力，圆锥滚子轴承只承担轴向力，改善了轴承受力条件。浮动轴承支撑采用弹性压盖，确保轴承内外圈与滚子紧密贴合，防止滚子与内外圈的相对滑动，提高轴承的使用寿命。实际应用表明该结构运行平稳可靠。
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  基于目标电耗的城镇供水泵机组节能技术的研究及应用

  岳金文, 李志鹏, 秦武, 洪顺军, 蔡海兵

  流体机械. 2017, 45(5): 46-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.010

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  针对供水输送系统由于水泵选型不当、工况调节不合理、能耗评估困难等原因造成运行效率低、能耗浪费严重的问题，以某城镇供水泵站为研究对象，通过分析供水系统设备安装情况和生产周期内泵的运行工况，以能耗系数为评估指标，建立一套通过检测管网关键运行工况点，绘制泵的实际运行外特性曲线，来分析泵机组能耗原因，比较改造前后系统总K_E-Q方程，得出系统节能空间的方法。实际改造方案以“大小泵阶梯搭配”和“同型号泵+一泵变频”两方案进行节能空间与改造投资成本分析，确定“大小泵阶梯搭配”组合运行为最佳改造方案。改造后测试结果表明，供水泵机组月节电12850 kW·h，系统节电率19.58%，为其它城镇供水泵站节能改造提供借鉴。
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  煤气化汽提系统阀门选材研究

  梁杰灿, 叶进聪, 熊贤斌, 林晖

  流体机械. 2017, 45(5): 51-53,20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.011

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  煤气化工艺的净化装置变换单元，尤其是汽提系统冷凝液的管道及阀门，腐蚀严重，使用寿命非常短。在实际运行过程中，为了解决阀门的腐蚀问题，延长使用寿命，分析了其工况特点，在材料选用上进行了实际运行研究，改进后的阀门的使用寿命达到了预期。
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  催化裂化装置轴流风机叶片结垢原因分析及防范措施

  周力

  流体机械. 2017, 45(5): 54-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.012

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  针对2.8Mt/a催化裂化装置轴流风机运行中出现效率不断降低的问题。对其原因进行了分析判断，并通过对风机解体检修确认造成目前状况的主要原因为风机叶片严重结垢。针对这一现象，分析其结垢原因，并提出了防范措施，确保其长周期稳定运行。
制冷空调
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  增设喷雾降温系统的家用空调器性能与特性的试验研究

  胡文举, 张帅, 李德英, 张啊文

  流体机械. 2017, 45(5): 58-61,25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.013

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  针对家用空调器夏季运行室外热环境差的问题，提出在其室外机增设喷雾加湿装置以降低冷凝温度进而达到提高空调器性能和制冷量的目的。本文对增设喷雾降温系统地空调器进行了试验研究，分析了增设喷雾降温系统对空调器冷凝器出口空气温度和制冷系统性能的影响。实测研究发现，增设喷雾加湿系统后，冷凝器出口制冷剂压力有所降低，制冷系统性能系数EER可提高2%~7%，效果显著。
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  四种桩基埋管换热器的数值模拟研究

  江然然, 龚红卫, 管超, 仇进明

  流体机械. 2017, 45(5): 62-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.014

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  运用数值模拟软件建立4种（单U型、串联双U型、并联双U型、并联双螺旋型）桩基埋管换热器的三维模型，分析不同流速条件下各埋管形式的进出口温差、单位桩长埋管换热量、进出口压降、土壤温度和桩身温度的变化规律，得出4种桩基埋管换热器在不同流速条件下的换热性能和进出口压降的变化情况，为桩基埋管的推广和应用提供一定的参考。
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  风机盘管加新风系统运行节能分析

  朱培根, 何轶敏, 刘长俊, 宋桦, 孔维同

  流体机械. 2017, 45(5): 67-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.015

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  为了降低公共建筑空调系统的运行能耗，本文以南京某办公楼的风机盘管加新风空调系统为研究对象，对该办公楼的空调系统进行多工况分区运行优化，在优化基础上，从室内人均新风量、空调温度、空调系统送风温度三个方面对空调系统高峰负荷时段的调峰措施进行分析。运用DEST能耗模拟软件对多工况分区优化方案和调峰方案进行模拟分析，研究结果表明，多工况分区运行方案下空调系统全年可节省30.21%的能耗，调峰方案下空调系统能耗最大可节省18.44%，为实现空调系统高峰时段动态需求侧响应技术提供了较好的方案。
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  水膜式蒸发冷凝器管外液膜分布的三维数值模拟

  赵志祥, 张铱鈖, 蔡业彬

  流体机械. 2017, 45(5): 72-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.016

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  用Fluent软件对水膜式蒸发冷凝器管外成膜情况进行了三维数值模拟，将模拟结果与文献中的试验值进行了比较，变化趋势总体吻合较好，计算并分析了椭圆管在不同迎面风速和倾斜角度下的管外水膜厚度及分布情况。结果表明：液膜厚度波动随着风速的增大而增大，且波动区主要集中在周向130°~160°附近；随着倾斜角度的增大，水膜厚度波动区向下偏移；迎面风速一定时，管外周向液膜厚度呈先减小至周向65°位置后开始增加的趋势。
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  小流量离心制冷压缩机级内流动的CFD分析

  高峰, 朱德润, 潘晓燕

  流体机械. 2017, 45(5): 78-82,57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.017

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  压缩机是蒸发循环制冷系统的核心部件，本研究采用FLUENT软件，调用真实气体模型并读取R134a物性参数，进行小流量离心式压缩机内部流动模拟分析，在一定程度上提升了模拟质量，并与试验进行对比，结果较为接近。分析表明：利用FLUENT软件进行小流量离心式制冷压缩机内部流动分析可行；所设计叶轮出口可能发生二次流现象；扩压器进口处流动不稳定，造成较大流动损失，且扩压器内部流动不均匀，最后给出相应优化意见。
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  蒸气压缩式飞机空调车除湿的改进研究

  龚永奇, 邓建, 刘慎洋

  流体机械. 2017, 45(5): 83-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.05.018

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  由于蒸气压缩式飞机空调车是冷凝除湿，温度往往需要降到露点以下，制约了系统效率的提高。本文提出一种基于热泵的固体除湿系统，并对冷凝除湿系统和固体除湿系统的能耗进行了对比分析。结果表明：在满足送风要求的前提下，基于热泵的固体除湿系统比冷凝除湿系统的能耗更低，而且户外天气湿度越大，其节能效果越明显。