2017年, 第45卷, 第7期　
刊出日期：2020-02-10

  

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试验研究
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  侧入式单端面机械密封摩擦副温度场的研究

  孙星星, 孟祥铠, 周国忠, 虞淑瑶, 赵文静

  流体机械. 2017, 45(7): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.001

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  对侧入式单端面机械密封的温度场进行了研究。通过建立二维轴对称传热的有限元模型，用有限单元法求解了机械密封环的稳态温度场，在自主设计的试验台上进一步对静环温度进行测量，得到了不同工况下的静环温度实测值。结果表明：增大弹簧比压、介质压力和转速，密封端面温度显著升高。将计算结果与实测结果进行比较，其影响趋势基本一致，误差在可接受的范围内，说明文中所介绍的计算密封环温度的方法可行，为进一步研究此类典型结构密封环的热特性提供了参考。
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  间歇性大流量用气工况下空压机群控制方法的优化

  张业明, 王帅, 魏绍亮, 陈永安, 蔡茂林

  流体机械. 2017, 45(7): 7-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.002

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  针对间歇性大流量用气设备引起的气动系统管网压力大范围波动的问题，对传统空气压缩机群控制方法进行优化，提出一种适用于间歇性大流量用气工况的空气压缩机群控制方法；该方法把大流量用气设备的开启信号作为备用空气压缩机的启动信号之一，当某支路大流量用气设备开启时迅速启动备用空气压缩机，以补偿整个气动系统的压力损失；最后搭建试验台进行试验对比研究。试验结果表明：在间歇性大流量用气工况下，该方法能够有效的缩短备用空气压缩机的响应时间，提高气动管网的最低压力，减小气动管网的压力波动范围。
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  立式轴流泵装置压力脉动特性的试验

  赵浩儒, 杨帆, 吴俊欣, 陈世杰, 武蒙

  流体机械. 2017, 45(7): 12-16,27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.003

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  为了分析不同流量时立式轴流泵装置进出水过流部件压力脉动特性，在进水流道出口段、出水流道渐扩段的壁面共设置7个压力脉动监测点进行实时测量，并采用快速傅里叶变换对时域数据进行处理。结果表明：进水流道出口段监测点P1，P2时域图为正弦波形，一个周期内波峰波谷数与叶片数相同，此时的脉动峰峰值远大于监测点P4，P6；出水流道渐扩段监测点P4，P6峰峰值从1.2Q_bep到0.3Q_bep先减小后增大，最优流量时脉动峰峰值最小。基于频谱分析，在不同流量时进水流道出口段各测点压力脉动的主频均为转频及其谐频，出水流道渐扩段监测点脉动幅值随流量的增大先减小后增大，且在最优工况时脉动幅值为最小值。转频对出水流道渐扩段处各监测点脉动频率的影响未呈现规律性。
设计计算
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  基于流固耦合的接触式机械密封端面泄漏率的研究

  张鹏, 李双喜, 王梁, 蔡纪宁

  流体机械. 2017, 45(7): 17-21,87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.004

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  由于没有考虑密封环端面变形的影响，采用经验公式计算接触式机械密封端面的泄漏率存在较大的误差。本文考虑了密封端面泄漏率受密封环端面变形的影响，采用ANSYS和MATLAB软件对密封端面泄漏率进行流固耦合数值求解。研究了密封介质压力p_i、密封端面压差Δp、弹簧比压p_sp和密封端面综合粗糙度σ对接触式机械密封泄漏率Q的影响。通过试验，验证了不同密封介质压力下，密封端面泄漏率数值解的正确性。结果表明，考虑密封环端面变形的数值解比经验公式解更接近测量值。密封端面泄漏率随密封端面综合粗糙度和密封端面压差的增大而加速增大，随介质压力的增大而增大，随弹簧比压的增大而减速增大。本文通过对密封端面泄漏率数值求解，分析泄漏率的影响因素，以期为完善接触式机械密封失效机理起到一定的指导意义。
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  不同入口形式油水分离旋流器数值模拟的对比分析

  王圆, 赵立新, 王月文, 徐保蕊, 蒋明虎

  流体机械. 2017, 45(7): 22-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.005

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  基于计算流体力学（CFD）软件Fluent中的雷诺应力模型（RSM），对4种不同单向入口油水分离旋流器进行数值模拟分析，对比了4种结构的压力损失、湍流强度、切向速度和除油效果。结果表明，入口结构对油水分离旋流器的分离性能影响较大。在本研究范围内，收缩形入口旋流器（结构B）分离效率最低，为83.2%；螺旋线形入口旋流器（结构C）的分离效果最理想，可达到92%以上，且压力损失和能量消耗比渐开线形入口旋流器（结构D）的小。本文可对油水分离旋流器入口结构的设计和改进提供参考。
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  射流参数对风力机叶片气动性能的影响

  王龙, 李亮, 孙伦业, 王传礼

  流体机械. 2017, 45(7): 28-33,6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.006

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  大攻角来流条件下风力机叶片尾缘处会出现严重流动分离现象，导致叶片输出功率降低，采用计算流体力学方法研究开缝分布位置及喷射角度对风力机叶片性能的影响。结果表明：射流位置参数在改善流场中作用显著，随着开缝位置坐标后移，其升力系数逐渐降低。在流场恶劣条件下，喷射角度参数对升力系数提升作用有限，2°喷射角度的性能相对较好。射流位置不超过X=0.7时，均可减弱回流区影响范围、提高升力系数。射流可以扫掠附面层低能流体，有利于削弱大尺度涡旋结构及尾缘涡，有利于提高风力机叶片设计研究水平。
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  基于临界B参数的航空发动机压气机喘振监测研究

  欧阳运芳, 李建兰

  流体机械. 2017, 45(7): 34-37,51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.007

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  喘振是航空发动机压气机的一种常见故障，对喘振开展有效监测是航空飞机安全运行的重要保障。本文提出了一种基于临界B参数的航空发动机压气机喘振监测新方法。在Moore-Greitzer不可压缩压气机模型基础上，分析了航空发动机压缩系统方程的稳定性，采用分岔理论推导了压气机临界B参数的表达式，得到了压气机全工况临界B_cr参数曲面图，可实现对运行状态中的压气机喘振进行实时监测及预防。
应用技术
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  吸油烟机用离心风机蜗壳降噪优化设计

  肖彪, 李彬, 董术海, 范建波, 王晓妮, 赫家宽

  流体机械. 2017, 45(7): 38-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.008

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  吸油烟机蜗壳设计不合理会产生出风不均的噪声，影响产品的心理声学舒适性。本文介绍了吸油烟机用离心蜗壳的设计方法；分析了离心蜗壳产生出风不均的原因；通过仿真分析提出了减弱离心蜗壳出风不均的优化设计方案。实测数据显示，在维持出口流量和出口全压不变的情况下，采用新设计蜗壳出风不均声音得到了改善，同时蜗壳进出风口的噪声声压级平均降低了1.2dB（A）。
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  立式往复泵动力箱体优化与减振的研究

  陈正文, 缪小冬, 鲁飞, 滕汉东, 刘海山, 文宏刚

  流体机械. 2017, 45(7): 43-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.009

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  立式往复泵的结构强度与振动问题是工程领域的难题。本文以新型的立式三缸双作用往复泵动力箱为研究对象，基于有限元力学分析方法建立了数学模型，首先分析其在实际工况下的受力情况，对其强度与振动模态进行了数值计算与分析；再对其结构进行改进、计算与分析；最后通过试验测试证明了分析方法和结构改进的有效性。
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  双吸双流道泵气固液三相流动特性分析

  罗宝杰, 华路, 杜宁江, 张维红, 卫艳, 任开宇, 雷可铭, 黄文光

  流体机械. 2017, 45(7): 47-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.010

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  为探究非对称双吸双流道泵的内部流动规律，基于CFD性能预测方法，采用Mixture多相流模型，充分考虑汽蚀作用，计算双吸双流道泵在气固液三相联合作用下的速度-压力分布规律以及气相与固相的体积分布特点，并且考虑不同的计算方法叶轮中截面的压力分布。计算结果表明：在叶轮的头部区域存在一局部低压漩涡区，在恶劣环境工况，最终演变为汽蚀的发生。固相颗粒主要分布在靠近上下盖板的内表面，气相主要分布在叶片的头部区域。不同的计算方法，压力分布趋势基本相同，若考虑固相颗粒的作用，叶轮出口压力更高，压力梯度更大。若考虑汽蚀的作用，叶片头部的低压区范围更宽广，汽蚀现象更严重，但发生汽蚀的部位不会改变。
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  入口高宽比对旋风分离器壁面冲蚀的影响

  李琴, 邹康, 刘海东, 李泽蓉

  流体机械. 2017, 45(7): 52-57,11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.011

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  运用CFD数值计算方法，在不同入口高宽比下，通过雷诺应力模型对分离器速度场进行研究，在拉格朗日坐标系下对粒子轨迹进行追踪，并对壁面磨损进行了对比分析。结果表明：分离空间切向速度峰值和中心区域的速度波动都与高宽比成正比，过大的高宽比也会加剧涡核摆动强度，加剧锥体底部的冲蚀磨损。中间粒径颗粒的入射位置对顶灰环的形成有一定影响，靠近入口下方入射时，颗粒更容易进入灰斗，而在入口上部入射时，容易在分离空间顶端聚集，加重顶部区域的磨损。在磨损方面，筒体部分的冲蚀速率都是从分离空间顶端向下渐渐变小，且随着高宽比的增大最大冲蚀速率逐渐变大。锥体壁面的冲蚀磨损速率沿着轴向向下都出现逐渐增大的趋势。因此，为了兼顾较小的壁面磨损和更好的工艺性能，因选择合适的高宽比。
制冷空调
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  北京地区空气源热泵供暖系统的应用研究

  胡文举, 张帅, 李德英, 张啊文

  流体机械. 2017, 45(7): 58-61,46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.012

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  针对北京地区空气源热泵散热器供暖系统进行了实测研究，对系统运行期间的各房间空气温度、机组供回水温度及散热器表面温度、系统供热量、耗电量进行了实测。测试结果表明，该系统能够满足室内热舒适性的要求，室内温度维持在15℃以上，且温度分布均匀；供热系统性能稳定，供热量和制热性能系数COP都能保持在稳定状态，测试期内供热系统的COP约为2.8。
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  应用于相变蓄热的脉动热管换热器在不同倾角下放热性能的试验研究

  罗孝学, 章学来, 华维三, 韩兴超

  流体机械. 2017, 45(7): 62-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.013

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  设计了一套脉动热管相变换热装置，并在搭建的试验台上对不同倾角下脉动热管换热装置的总放热时间和相变潜热放热时间进行了试验测定。结果表明脉动热管相变换热装置在0°、30°、60°、90°倾角下，0°角冷却的放热总时间和相变潜热换热时间均最少，90°倾角下放热总时间和相变潜热放热时间最长。增大冷却水流量，总放热时间和相变潜热放热时间均会减小，但当冷却水流量达到一定值时，继续增大冷却水流量，总放热时间几乎不再变化。冷却水初始温度越低总放热时间和相变潜热放热时间均有较大减少，水槽内冷却水最终温度差别不大。
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  溶液除湿蒸发冷却系统在不同气候地区的优化选择

  李霜玲, 彭冬根, 周君明

  流体机械. 2017, 45(7): 68-73,67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.014

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  根据气候带或地理条件的不同，选定8个具有典型气候的城市。建立数值模型并运用MATLAB软件平台对6种溶液除湿蒸发冷却系统和5种蒸发冷却系统的性能进行分析。以送风状态参数、制冷量、系统热力系数等作为分析不同循环性能的指标，揭示出各种循环的性能在不同地区的差异。结果表明：循环C6的送风湿度最低，系统热力系数最高，最适用于潮湿的南方地区。循环R4的制冷量较大，较适用于干燥的西北地区。研究结果为不同气候地区选定合适的溶液除湿蒸发冷却空调系统提供借鉴。
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  制冷用板式换热器标准修订介绍

  陈永东, 彭小敏, 于改革, 李炅, 吴晓红

  流体机械. 2017, 45(7): 74-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.015

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  JB8701制冷用板式换热器是世界上第一个系统规定不可拆板式换热器（包括钎焊板式换热器、半焊板式换热器和全焊板式换热器）设计、制造、检验与验收要求的技术标准。标准对我国的紧凑式换热器产品走出国门起到积极的推动作用。本次修订从板式换热器国际先进技术状况出发，对板式换热器的适用范围进行了调整；结合ISO5148、UL207等制冷系统受压元件安全规范标准，基于强度试验和疲劳试验相结合的验证性试验方法，对钎焊板式换热器的设计提出了明确的要求；分析了钎焊板式换热器主要焊接的型式与特点，采用了ASME Ⅸ中钎焊工艺评定的有关内容，首次提出钎焊板式换热器钎焊工艺评定的技术要求；深入研究了板式换热器的泄漏试验，结合EC842的有关规定，对比了不同制冷剂在标准规定工况下的泄漏指标。增加了作为冷凝器的板式换热器的性能测试方法，并增加了热泵机组下冷凝器和蒸发器的测试工况。和JB8701-1998相比，标准的完整性和系统性有了进一步的提高。
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  冰箱毛细管用串联式抗性消声器的结构设计和性能研究

  黄志刚, 丁国忠, 王朋, 姚兰

  流体机械. 2017, 45(7): 80-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.016

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  提出一种在毛细管上添加串联式抗性消声器的降噪方案，给出了该消声器的设计方法和结构参数。通过理论计算和声学仿真对消声器进行了消声性能的理论分析，结果表明消声器能有针对性的消除冰箱毛细管中产生的特定频率噪声，有利于降低冰箱整体噪声。
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  可燃冷媒制冷器具实验室防爆系统的设计与模拟

  许治勇, 李瑛, 胡永攀

  流体机械. 2017, 45(7): 83-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2017.07.017

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  对可燃冷媒器具实验室的安全报警系统和紧急排风系统进行了设计；为了确定紧急排风系统的最佳设计方案，以可燃制冷剂R32为工质，针对紧急排风系统中的排风口和进风口位置，设计了2种方案，采用Fluent模拟得到了2种方案下实验室内R32浓度分布图及浓度变化曲线，通过对比发现方案2为最佳。因此，在紧急排风系统的最佳设计方案下使可燃冷媒制冷器具测试实验室的安全得到保障。