2018年, 第46卷, 第4期　
刊出日期：2020-02-10

  

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试验研究
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  涡旋压缩机齿顶密封条摩擦磨损性能的研究

  王建吉, 刘涛, 孙旖彤, 弥宁

  流体机械. 2018, 46(4): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.001

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  在MMU-2高速端面摩擦试验机上，将4种制作涡旋压缩机齿顶密封条的材料PES、PEEK、纯PTFE、填充PTFE分别与HT250配副，进行干摩擦试验，对比分析在不同线速度下摩擦系数、体积磨损率、磨痕形貌的变化；同时研究填充PTFE在模拟涡旋压缩机工况条件下的摩擦学性能，通过扫描电子显微镜分析摩擦表面转移膜的形成规律，为将该材料应用到齿顶密封当中提供理论依据。结果表明：填充PTFE摩擦性能优于其它几种材料，在不同线速度下摩擦系数变化小，磨损率低，当载荷为300 N，摩擦系数小于0.2，体积磨损率小于5×10^-6 mm³/（N·m）。满足涡旋压缩机齿顶密封条在高线速度、低载荷、干摩擦条件下，摩擦系数低、磨损量小的要求。
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  多级离心压缩通流匹配与整机试验研究

  胡四兵, 于跃平, 王鹏亮, 陈启明, 钱勇

  流体机械. 2018, 46(4): 6-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.002

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  对新比隆A7离心压缩机叶轮与CR-2隔板形成的基本级、基本级与基本级不同间距的串联级、进气室与基本级组合、末级等4种情况进行CFD计算仿真、比较了基本级CFD计算结果与新比隆试验值一致性并分析了通流不同匹配状态下对基本级气动特性的影响；基于上述研究，作者完成一台4级离心压缩机器设计制造，开展了整机的匹配试验验证。试验结果对如何利用基本级通向多级离心压缩机械高效与安全运行的设计与研究具有一定借鉴作用。
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  双同向旋流场中液液变质量流动压降特性研究

  史仕荧, 梁楚楚, 孟熙然, 邢树宾, 吴应湘, 郑生宏

  流体机械. 2018, 46(4): 12-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.003

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  轴流式井下旋流油水分离器是一种可用于油井中进行油水分离的新型分离器，在室内对影响其压降的因素（入口流量、分流比、含油率等）进行了试验研究。结果表明，与压降相关的无量纲参数Eu主要与Re_m、F和导流片结构有关。当导流片结构一定时，Re_m为主控参数。采用无量纲参数分析法还得到了压降的计算关系式，该关系式综合考虑操作参数、物性参数等对压降的影响，适用范围更广，为轴流式井下旋流油水分离器在井下应用时的压降预测提供了指导。
设计计算
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  压气机平面叶栅叶顶间隙流动研究

  刘思蓉, 王强, 高慧峰, 靳嵘

  流体机械. 2018, 46(4): 18-22,60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.004

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  以NACA 65-1810压气机为研究对象，探讨了叶顶间隙对压气机流动特性的影响。在ICEM中建立结构化网格，针对不同叶顶间隙方案采用SST k-ε双方程湍流模型，对压气机流场进行了数值模拟，分析了叶顶间隙对压气机平面叶栅气动性能、泄漏涡流及平面叶栅性能的影响。结果显示，紧密间隙时会出现逆流现象；减小叶顶间隙不仅可以较好地抑制泄漏涡流，而且能够减小压力损失，从而提高平面叶栅的效率，改善压气机平面叶栅的性能。
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  转速对涡旋液泵空化性能的影响

  孙帅辉, 刘蓉, 郭鹏程, 罗兴锜

  流体机械. 2018, 46(4): 23-28,17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.005

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  基于空泡动力学和两相流理论，采用Schnerr-Sauer模型，运用动网格技术对涡旋式液泵不同转速下的空化特性进行了数值模拟，得到不同转角下流场内空化发生位置和强度随着转速的变化规律，以及气液相的分布情况。结果表明：涡旋液泵低转速时不易发生空化，随着转速的增加，空化加剧且多发生在啮合间隙处及吸液腔内，转角较大时在动盘外壁面处也有较为严重的空化发生；随着转速的增大，泵进口流量增大，由于空化的加剧效率降低。
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  基于动网格的蝶阀启闭过程的数值模拟研究

  叶志烜, 胡春艳, 刘建峰, 余宏兵, 陶国庆

  流体机械. 2018, 46(4): 29-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.006

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  通过对中线蝶阀启闭过程中的流场进行二维动态数值模拟计算，得到了不同开度下阀后流体涡旋的演化规律。结果表明：随着开度的减小，流体经过蝶阀后，在蝶阀下游形成了一对旋向相反的对称涡，进而发展成非对称涡，最终演变成为多个非对称涡结构。同时，流体经过蝶阀后在蝶板下游边缘发生空化，当开度在14°左右时，气含率达到最大值0.79。空化促进了局部小尺度涡的产生，小尺度涡的发展和消亡加剧了蝶板运行过程中的振动，进而产生噪声。
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  叶顶间隙和导流罩的安装位置对轴流风机流场的影响研究

  黄海鸿, 陆月星

  流体机械. 2018, 46(4): 34-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.007

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  为研究由换热器和轴流风机组合而成的矩形流道的内流场，合理匹配轴流风机与矩形流道的特性，提升轴流风机的气动性能，通过改变导流罩和风机之间的径向间隙以及风机出口轮毂端面距导流罩出口端面的距离，利用数值模拟方法对轴流风机的流场特性进行分析，并通过试验验证了数值模拟的正确性。结果表明：当导流罩与轴流风机的径向间隙为2 mm，风机出口轮毂端面距导流罩出口端面的距离为0 mm时，效率相对最高，提升幅度分别为82.67%和55.88%，同时风机出口轮毂端面距导流罩出口端面的距离为0 mm的出口静压相对最大。
应用技术
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  压缩空气储能系统节流效应研究

  张淑宇, 王焕然

  流体机械. 2018, 46(4): 40-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.008

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  为解决压缩空气储能系统在释能过程中的变工况问题，本文提出了在储气库出口设置节流稳压阀装置，确保空气膨胀机在设计工况下高效工作，针对改进后的新储能系统，建立了节流过程的热力学模型，真实空气的物性对稳压节流阀效应的影响规律，重点研究了节流稳压阀对系统能量转换效率的影响规律。研究结果表明，压缩空气储能系统中加入节流稳压阀能够解决其工况问题，会带来附加的不可逆损失，但能够提高空气透平膨胀机的效率，对原有系统的能量转换效率影响很小。研究结果对压缩空气储能系统工程应用具有一定的指导意义。
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  非稳态流体激励下离心泵转子振动特性研究

  姚永灵, 卢修连, 卢承斌, 马运翔, 杨建刚

  流体机械. 2018, 46(4): 46-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.009

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  建立了离心泵全流道三维定常及非定常CFD数值模型，通过非稳态计算得到作用于叶轮上的流体激振力，同时建立了泵转子有限元模型，研究不平衡质量与非稳态流体激振力对转子振动特性的影响。研究结果表明离心泵叶轮内流体激振力具有多种频率成分。不考虑转子上不平衡质量影响时，叶轮处转子在流体激振力作用下振动幅值最大，依次为转轴中部、下部轴承和上部轴承对应的转子位置。转轴上不同位置振动频率特性具有差异，实际故障诊断时要考虑测试部位的影响。考虑不平衡质量影响时，在远离受流体激振力作用的叶轮部位，转子振动频率成分减少。
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  高温高压持续运行状态下管道球阀的数值模拟计算与分析

  杨恒, 余晓明, 李萌, 余芳

  流体机械. 2018, 46(4): 52-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.010

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  以石化系统高温高压管道球阀为案例，对高温高压条件下持续运行过程中管道阀门关键部件进行计算机辅助数值模拟计算与分析，为产品研发与技术工艺性能改进提供合理的参考依据。
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  基于NI软硬件平台封闭式压缩机振动转速的测量方法

  张宇, 王雷, 张伟, 陈熙, 曲继坤, 郑庆伟, 张成

  流体机械. 2018, 46(4): 57-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.011

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  振动和转速不仅是衡量压缩机性能的关键参数，也是用于压缩机故障诊断的指标。现有产品测试方法的精度较差且并不灵活；本文作者设计了一套高集成度测量解决方案：AccessSQL+BCB+LabView+cDAQ+传感器，使用Labview函数对采集信号进行数据分析处理，提高频谱分辨率以实现测量精度。试验结果表明该测试平台兼具高准确性和灵活性。
制冷空调
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  太阳能毛细管低温辐射供暖系统的试验研究

  许登科, 庞建勇, 杜传梅, 管二勇

  流体机械. 2018, 46(4): 61-66,51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.012

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  为分析太阳能毛细管低温供暖系统在我国中部地区的运行特性，在淮南地区冬季气象条件的基础上对其进行了试验研究和理论分析。结果显示：太阳集热器具有良好的集热性能，典型日全天平均集热功率为3.49 kW，平均集热效率为32.36%。毛细管供暖系统在多数时间具有较好的运行条件，且供热性能良好，在典型日平均供热功率为1.54 kW，单位面积的供热功率为50.91 W/m²。毛细管供暖房间的温度较高，室内温度分布较均匀，全天室内平均温度为16.95℃，较室外和未供暖房间的平均温度分别提高10.72℃和10.52℃，室内具有较好的热舒适性。
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  两种齿形强化单管沸腾传热性能对比试验研究

  路阳, 柳建华, 张维加, 刘效德, 夏雨亮, 石毅登

  流体机械. 2018, 46(4): 67-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.013

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  为研究2种不同齿形的双侧强化单管的性能，通过试验测试了强化管和光管的沸腾传热性能。从综合传热系数、两侧换热系数和管内压降对比分析不同齿形的强化管的性能参数，并对两强化管的综合性能作了相应的评价。应用A、B2种齿形的强化管都可以达到节能的目的，其中A管比B管更有优势。
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  热泵蒸发分离电镀废水处理系统喷雾塔分离性能试验研究

  刘月明, 金苏敏, 陈亮, 虞晶

  流体机械. 2018, 46(4): 72-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.014

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  基于增湿―去湿技术与热泵耦合的蒸发分离电镀废水处理系统可以实现电镀废水零排放处理，其中蒸发分离器作为传热传质核心部件决定了系统性能。搭建了喷雾塔式蒸发分离器试验台，研究了不同溶液浓度下入口溶液温度、入口空气温度、空气流量对喷雾塔分离性能的影响。增加入口溶液温度和入口空气温度可以有效强化分离过程，而只有当原本空气流量不大时增加空气流量，分离过程可以得到明显强化。溶液浓度的增加使得蒸发量和蒸发效率降低，当空气温度不高时可以降低蒸发能耗。
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  基于皮肤温度的辐射供暖热舒适性的试验研究

  彭达玮, 刘泽华, 涂敏, 贺志朋

  流体机械. 2018, 46(4): 78-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.015

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  针对辐射供暖环境下，由于辐射不对称性给人体造成局部不舒适，本文利用PMV—PPD预测方法、人体主观投票和皮肤温度指标对人体热舒适进行了综合研究。试验结果表明：采用PMV—PPD方法预测得到的可接受热舒适区间与人体主观投票存在较大的差异。通过拟合方程预测分析：顶棚辐射供暖环境下，额头温度、手背温度、前臂温度和平均皮肤温度与热感觉相关性显著，当平均皮肤温度在33℃附近，额头温度在32.7℃附近，人体主观感觉舒适性良好；地板辐射供暖环境下，额头温度、手背温度、小腿温度和平均皮肤温度与热感觉密切相关，当人体平均皮肤温度在32.7℃附近，额头温度在32.3℃，人体主观感觉舒适性良好。
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  风能直接驱动R134a/R123复叠式热泵系统运行特性研究

  钟晓晖, 曹春蕾, 李晓娟, 杨海龙, 孔凡钊, 刘雨江

  流体机械. 2018, 46(4): 84-88,45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.04.016

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  热泵是可以取代锅炉供暖并提高能源利用效率的一种新技术，是解决目前风电弃风限电问题的有效途径之一。本文提出了一种风力机直接驱动的R134a/R123复叠式高温热泵系统，建立了系统热力学模型，并以张家口张北地区为例，对新型风能直接驱动R134a/R123复叠式热泵系统进行了理论计算和分析，研究结果表明：该系统可以在极端温度-25℃低温环境下可为总面积49693.20 m²建筑供暖，R134a/R123复叠式热泵循环中间温度为25℃时，系统性能系数最高，可以达到2.57左右；在风速较高时，通过蓄热水箱储存一部分热量，可以有效弥补风能输出不稳定的缺陷，研究结果可为风能直接制热技术提供一定的参考。