2018年, 第46卷, 第2期　
刊出日期：2020-02-08

  

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试验研究
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  基于正交试验的迷宫密封性能分析研究

  纪然, 巴鹏, 姜浩, 张士永, 张振宇, 申靖宇

  流体机械. 2018, 46(2): 1-4,35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.001

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  针对影响往复迷宫压缩机密封性能因素，探究迷宫密封泄漏量与影响因素之间的关系。本文结合FLUENT软件中的动网格技术和正交试验法，对影响迷宫密封泄漏量的关键参数进行对比分析^［1，2］，从而获得该模型的最优方案，通过模拟仿真和理论计算验证其正确性。结果表明：迷宫密封参数对泄漏量的影响程度的大小顺序为：密封间隙、进出口压比、空腔深度、活塞速度，该模型的最优方案为间隙0.3mm、进出口压比3、空腔深度1.0mm、活塞速度5m/s。
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  往复压缩机环状气阀故障试验研究

  张谦, 赵远扬, 舒悦, 王乐, 谢传东

  流体机械. 2018, 46(2): 5-7,67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.002

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  往复压缩机结构复杂，故障种类繁多，而其中气阀故障的比例占到36%。本文研究了往复压缩机气阀故障，对环状排气阀三环阀片进行了故障模拟试验，通过对热力信号、示功图以及振动信号等进行分析，找出了其故障特征信号与正常工况下的差异性，以此探索敏感特征参数变化规律与气阀发生故障时的关联性。
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  核级HVAC消声器的数值分析与试验研究

  姜述杰, 车小莲, 戴美军, 周秋鸿, 沈伟, 陈一伟

  流体机械. 2018, 46(2): 8-12,78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.003

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  研究了一种为非能动核电站主控室应急可居留系统设计的折弯式阻性消声器。为了分析该型消声器的声学特性，基于ANSYS和FLUENT软件，对管路消声元件的性能进行三维数值模拟，提出采用等效阻抗方式的复杂结构阻性消声器性能计算方法，分析了消声器的传递损失和流阻损失特性。通过搭建试验台试验验证了模拟分析的结果，结果显示在中高频范围的数值模拟结果与试验结果能较好吻合。该型折弯式阻性核级消声器可有效提高吸声效果、减少通过频率，在整个频段上有较好的消声特性，研究结果为该型消声器的应用提供了依据。
设计计算
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  考虑倾覆力矩影响的涡旋式压缩机径向泄漏机理研究

  李超, 张兰霞, 刘志华, 王浩磊

  流体机械. 2018, 46(2): 13-18,83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.004

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  针对涡旋式压缩机动涡旋盘受到倾覆力矩作用，使得轴向间隙形成楔形角，而引起的径向泄漏问题，运用气体动力学理论，建立楔形平板间气体泄漏模型，计算得到考虑气体压缩性和摩擦损失影响的楔形平板间气体的质量泄漏量。应用计算流体动力学软件对涡旋压缩机工作腔的内流场进行了三维数值模拟，获得工作腔内压力场、速度场、温度场分布规律。通过试验比较相邻工作腔压差对动涡旋盘受到倾覆力矩作用泄漏量的影响，验证模型可行性和正确性。计算结果表明，楔形角变化时考虑气体可压缩性、摩擦损失影响，气体质量泄漏量的理论计算与数值模拟曲线变化吻合较好，渐扩形泄漏通道对气体泄漏影响较大。
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  采用不同湍流模型计算贯流风机内流场的比较分析

  舒朝晖, 段亚雄, 童泽昊, 张强, 陈旭升, 万勇

  流体机械. 2018, 46(2): 19-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.005

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  以二维贯流风机模型为研究对象，采用4种不同的湍流模型（RNG k-ε，RSM，DES，LES）进行非稳态计算，通过比较内流场瞬态速度和瞬态涡量分布以及沿叶轮外圆周的时间平均速度和时间平均总压分布，确定了不同湍流模型对内流场计算的差异，为数值模拟研究贯流风机内流场提供参考。
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  吸力面叶尖小翼构型对轴流风机气动性能的影响

  隽智辉, 王军, 唐俊, 杨筱沛

  流体机械. 2018, 46(2): 24-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.006

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  叶顶间隙泄漏是造成轴流风机损失的重要原因之一，在吸力面安装叶尖小翼能抑制一定程度的叶顶间隙流动，提高轴流风机气动性能。本文数值模拟了在吸力面安装不同宽度以及长度叶尖小翼对轴流风机内部流动及性能的影响。结果表明，增大吸力面叶尖小翼宽度可减小叶顶间隙流，延缓叶顶泄漏涡的生成和脱落，使其向远离吸力面偏移，减小了分离损失。当宽度为3倍叶片厚度时，设计工况全压效率提高了0.73%。而不同长度吸力面叶尖小翼的结果对比表明，当叶尖小翼长度为0.6倍弦长时，即可达到1倍弦长叶尖小翼对叶顶间隙流动同样的改善效果。
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  锥阀空化现象及多相流耦合强度研究

  张建斌, 冯玉林, 范宜霖, 李妍, 王晓钧, 陶国庆, 吴冲

  流体机械. 2018, 46(2): 29-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.007

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  为了研究锥阀空化条件下流体与阀芯之间的相互作用，通过结合ANSYS Fluent和System Coupling软件平台实现锥阀和流体间相互耦合的数值模拟，得到锥阀在内流和外流条件下双向流固耦合时的空化区域气体体积分数和单向、双向耦合时的阀芯0~3 s时段内等效应力分布云图。对比分析发现在结构突变区域空化明显，外流空化区域较大，空化程度比内流严重。在锥面上应力集中明显，最大应力集中在阀芯尖端；内流时的等效应力远大于外流时的等效应力；流固双向耦合时的等效应力大于流固单向耦合时的等效应力；流固双向耦合时的阀芯尖端的最大等效应力波动形态与气泡的波动形态有较好的一致性。
技术综述
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  水射流新型应用技术与装备的研究

  王永强, 任启乐, 薛胜雄, 陈正文, 朱华清, 庞雷

  流体机械. 2018, 46(2): 36-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.008

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  挖掘水射流技术应用领域和开发高端水射流装备一直是国内外水射流技术发展的目标。在分析水射流应用及装备研制共性技术基础上，对我国的磨料水射流钢管冷态除鳞（锈）、水射流路桥建筑破拆及航空复合材料水切割等3种不同压力等级的水射流应用新技术，分析了各自领域内传统工艺的不足和水射流新技术的机理，介绍了水射流装备的研制及工程应用的情况，为进一步推广新工艺提供借鉴参考。
应用技术
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  锥形节流阀中背压对空化流场的影响

  贺杰, 李文华, 李怀义, 李贝贝, 刘秀梅

  流体机械. 2018, 46(2): 41-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.009

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  对锥形节流阀进行了流场模拟及其特性研究，分析了流道背压对锥形节流阀流道内压力、速度和空化区域分布的影响。研究结果表明：锥形节流阀阀腔内节流口后部区域，流体流速增高、压力降低，是空化发生的主要区域。随着背压的减小，空化区域不断增大，空化强度增强。背压越小，空化区域越靠近阀座壁面，空化强度越大。研究结论可为工程人员设计高性能液压阀提供了理论依据。
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  离心泵轴向力测试系统的设计

  雪增红, 刘兴发, 白小榜, 罗绍华, 王军

  流体机械. 2018, 46(2): 46-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.010

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  离心泵轴向力是影响设备安全运行的重要因素，准确测试其轴向力对泵组安全管理运行及故障诊断具有重要的意义.为实现泵组轴向力的精确测量，本文设计了轴向力测试系统，采用正交试验和有限元分析方法得到了内置式轴向力测试弹性元件最优结构，结合SRSS3-1应力在线检测仪设计了测试电路系统和标定装置，并进行了静态标定及误差分析，得到了F-ε标定曲线，同时测试了多台离心泵在变工况下的轴向力，证明了该测试系统具有较高的稳定性和可靠性，表明本文具有较高的经济使用价值和理论意义，为工程机械的轴向力测量及研究提供了参考。
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  沉降器尾气压缩机气阀故障原因分析与解决方案

  张子建

  流体机械. 2018, 46(2): 50-53,59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.011

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  沉降器尾气压缩机是Innovene气相聚丙烯工艺中重要的往复式压缩机，采用独特的菌形阀，并含有PEEK（聚醚醚酮）密封元件。本文通过对故障压缩机气阀部件的仔细分析，排除了PEEK受TEAL（三乙基铝）的腐蚀因素，确定了引起气阀故障的原因，并针对性地提出了解决方案。通过该方案的实施，有助于该型压缩机持久平稳的运行。
制冷空调
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  颠簸状态下制冷系统气液分离器性能的影响研究

  陈光明, 张荣涛, 杨申音, 郝新月, 周秋丽, 高能

  流体机械. 2018, 46(2): 54-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.012

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  主要针对混合工质两级喷射制冷系统在船舶出海条件下的运行稳定性进行了分析研究。气液分离器是喷射式制冷系统中一个较为重要的设备部件。内部液体的波动与飞溅，容易使得气液分离器出现出气带液的现象，而高压级喷射器引射的出气带液量对整个系统的工作性能会有一定的影响。本文通过数值模拟与试验研究的方法对系统中的气液分离器进行了研究，结果表明，25cm为内部最大安全液位。当分离器内部液位高于25 cm时，气液分离器的出气带液量会随着内部液面高度的上升而增加。另外，在分离器中增设挡板对内部液体的波动与飞溅有明显的抑制作用。
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  氨吸收式太阳能热泵-板式换热器联合供暖系统的理论与试验研究

  卢晨, 杨洪兴, 吕建, 李宪莉, 郭欣玥, 李方雪

  流体机械. 2018, 46(2): 60-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.013

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  构建一种槽式太阳能集热器、氨吸收式热泵和板式换热器联合供暖系统，探讨槽式太阳能集热器与板式换热器之间的最佳匹配关系。设定太阳能保证率为30%、40%、50%，板式换热器设计负荷占建筑负荷的20%、30%、40%、50%。建立数学模型对太阳能保证率和板式换热器换热量的组合形式进行计算，经过综合分析最终确定出当太阳能保证率在45%、板式换热器设计负荷占建筑负荷的30%时，系统达到最佳配比关系。在这种匹配关系下，系统COP为3.11，辅助加热量为520 kW·h。通过试验对构建的系统进行验证，结果表明,导热油出口温度的实测值与计算值误差为11%，供水水温的实测值与计算值误差为3%。误差在允许范围内，由此验证所建数学模型的正确性。
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  有机朗肯循环中工质泵对系统性能的影响

  吴腾马, 柳建华, 徐小进, 刘旗

  流体机械. 2018, 46(2): 68-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.014

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  针对有机朗肯循环中工质泵耗功对系统效率影响较大的问题，本文以R245fa为工质的发电系统为例，对在不同的工质泵效率下，是否考虑泵耗功时，系统性能随工况的变化进行分析计算。结果表明，是否考虑泵耗功对系统的第一定律效率有较大的影响，并且这一影响会随着膨胀机效率和工质泵效率的降低而更加明显；蒸发温度的升高同样会增大工质泵对第一定律效率的影响，而冷凝温度的变化则几乎不会引起工质泵对第一定律效率的影响。在蒸发温度为99℃、冷凝温度为35℃、膨胀机效率为0.7、泵效率为0.3的ORC系统中，不考虑泵耗功的系统第一定律效率为9.6%，考虑泵耗功的系统第一定律效率为8.5%，工质泵的耗功占膨胀机输出功的比例为12.5%。
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  圆柱型活性蓄冷器换热性能的试验研究

  王琪, 刘斌, 李鹏

  流体机械. 2018, 46(2): 74-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.015

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  基于磁热效应原理，采用颗粒Gd作为磁工质，水为换热流体，并结合活性蓄冷器的换热特点对往复式室温磁制冷系统的换热性能进行试验分析。试验工况包括：在室温18℃下，基于不同磁场移动速度（40，70，100，130和160 mm/s），研究不同“冷热吹”时间（500，600，700，800和900 ms）对圆柱型活性蓄冷器的换热性能的影响。测量了在不同工况条件下蓄冷器冷热端温度的变化，分析了圆柱型活性蓄冷器换热性能系数。研究表明，当磁场移动速度为160 mm/s时，“冷热吹”时间700ms所对应的冷端最低温度可达到5.2℃，且对应的活性蓄冷器的换热性能系数最大，趋近于0.55。
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  气阀对汽车空调涡旋压缩机工作过程的影响研究

  何志龙, 陈倩, 李丹童, 李博

  流体机械. 2018, 46(2): 79-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.016

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  为探究气阀对涡旋压缩机工作过程的影响，本文对2个安装气阀与不安装气阀的涡旋压缩机样机进行了对比试验研究，得到了压缩机的示功图，并和理论模拟值进行了对比。结果表明：不安装气阀的涡旋压缩机会引起排气腔内高压气体向压缩腔倒流，导致各个压缩腔之间内泄漏增加，压缩机耗功增加，制冷量和COP下降。
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  夏季空调房间净化策略及影响因素分析

  韩星星, 刘鑫, 霍星凯, 谢军龙

  流体机械. 2018, 46(2): 84-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.02.017

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  使用用户自定义函数（UDFs）定义空调器与空气净化器进出口特性，模拟研究了夏季典型空调房间中组合使用空调器与空气净化器以及单独使用净化型空调2种情况下的流场特性和污染物浓度分布。模拟结果表明：相同空调风量下，组合使用空调器与净化器比单独使用净化型空调效果更好；空调的送风角度对室内空气流场和污染物去除有一定影响，壁挂式空调对送风角度更为敏感；净化型空调采用下送下回的气流组织形式能更好地减少污染物的扩散；净化型空调的循环通风量并不是越大越好，当循环通风量达到500m³/h后，其对甲醛净化能力的提升幅度减小。