2018年, 第46卷, 第6期　
刊出日期：2020-02-10

  

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试验研究
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  压滤机滤板复位弹簧的失效分析

  席本强, 曹世龙, 陈亿军

  流体机械. 2018, 46(6): 1-4. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.001

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  以二次加压型污泥高压脱水压滤机滤板的易损件复位弹簧为研究对象，对单个弹簧在模拟工况下进行压缩变形试验。通过预设在弹簧周向三列应变片检测出压缩过程中的变形分布情况，找出弹簧失效机理是液压控制加载时，型腔变形从而使弹簧偏载，弹簧承载条件恶化而加快其疲劳失效。
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  以空气为工质的含油涡旋膨胀机性能的试验研究

  吴竺, 朱彤, 高乃平, 崔颂, 潘煜, 潘登

  流体机械. 2018, 46(6): 5-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.002

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  搭建了以压缩空气为工质的涡旋膨胀机性能测试平台，研究了涡旋膨胀机润滑油量和进出口工质参数对其输出性能的影响。结果表明：油气比在0.4%~10.0%范围内涡旋膨胀机输出功率和效率稳定不变；涡旋膨胀机输出功率随进出口压比的增大而增大，等熵效率受欠膨胀损失影响随进出口压比的增大而降低；涡旋膨胀机输出功率、等熵效率和容积效率均随转速的增大而增大，机械效率随转速的增大而降低，膨胀机运行效率在转速为2600r/min时达到最大值58.9%。
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  待机过程中机械密封镶装静环的蠕变分析

  李莹, 姜旭强, 杨静, 马智萌, 蔡纪宁, 李双喜

  流体机械. 2018, 46(6): 10-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.003

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  镶装静环具有增强密封环强度、降低成本的优点，但长期待机过程中镶装静环的蠕变会导致密封失效。本文采用ANSYS软件建立镶装静环的蠕变分析模型，分析了镶装长度、镶装静环座壁厚、镶装过盈量对蠕变后的接触应力和端面变形量的影响，并进行试验验证。结果表明，蠕变后的接触应力随镶装长度的增加而减小，随静环座壁厚、过盈量的增加而增大；蠕变后的端面变形随镶装长度、过盈量的增加而增大，随静环座壁厚的增加而减小。本研究为长期待机的镶装机械密封的设计提供了一定参考。
设计计算
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  双螺杆液体泵双头全光滑螺杆的流场特性研究

  张凌宏, 刘瑞青, 王君, 崔锋

  流体机械. 2018, 46(6): 17-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.004

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  针对双螺杆液体泵的内部流场比较复杂，建立双螺杆液体泵的三维模型，采用三维结构化网格对模型进行网格划分，加密啮合间隙处的网格，从而准确、清晰地反应泵内流场的流动特性和流场分布规律。研究结果表明：双螺杆液体泵内压力呈阶梯状分布，转子啮合间隙处高低压交替分布；螺杆转子之间的法向间隙处存在Z轴泄漏速度的最大值，是主要的泄漏位置。研究结果为优化螺杆转子的设计提供依据。
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  末级密封间隙对自平衡多级离心泵性能的影响

  曹宁, 高莹, 马斌

  流体机械. 2018, 46(6): 22-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.005

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  为了阐明不同末级密封间隙值变化对自平衡多级离心泵性能及其流动特性的影响，以某型号的自平衡多级离心泵为研究对象，基于泵的几何参数，建立4组不同末级密封间隙值的匹配方案，通过CFD软件对不同方案进行全流场数值模拟，并与试验结果进行对比分析。研究结果表明：随着末级密封间隙值的增加，不同工况下整泵的扬程和效率逐渐减小，泵高效点向小流量点偏移；同时在设计工况下，低压区从首级泵腔向次级泵腔移动，次级泵腔的压力梯度明显，而首级泵腔的压力梯度减弱，导致泵的首级轴向力不断增大，次级轴向力先减小后增大，总轴向力大小增加，方向指向首级叶轮进口。
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  轴流泵装置中侧壁漩涡特性及消涡研究

  宋希杰, 刘超, 罗灿, 雷镇

  流体机械. 2018, 46(6): 27-32,4. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.006

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  对轴流泵开敞式进水池中侧壁漩涡展开研究，在进水池侧壁漩涡发生位置设置不同形式的消涡立柱，采用ANSYS CFX软件对不同方案进行了CFD数值计算，对比了不同方案下轴流泵装置的外特性、叶轮进口断面流速分布均匀度、侧壁漩涡分布及进水池水力损失。结果表明：在进水池侧壁处增加圆形消涡立柱和纵向椭圆消涡立柱的2种方案中进水池中侧壁漩涡消涡效果明显，最高效率相比原方案分别提高了0.92%和0.66%，叶轮进口断面面积加权流速均匀度相对于原方案分别提高了2.3%和4.4%，并且2种方案中进水池内的水力损失相对于原方案进水池内的水力损失分别减小了3.2%和4.1%。研究结果对进水结构中侧壁漩涡的消涡提供一定的参考。
技术进展
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  水锤防护空气阀研究综述

  徐放, 李志鹏, 王东福, 廖志芳, 王荣辉

  流体机械. 2018, 46(6): 33-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.007

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  空气阀作为输水系统中负压消除的有效设施，在管线充水、排水阶段也同样担负着重要的作用，但由于选型、布置等方面缺少系统性的指导，在实际工程中多按照经验进行选取，以致造成许多安全性事故的发生。综合国内外研究对空气阀的种类、主要功能以及维护等方面进行介绍，并主要针对空气阀在水锤防护方面的影响因素进行分析和讨论，指出了目前空气阀在设计、选用、布置等方面存在的问题，尤其是缺乏空气阀内部动态特性的研究，可为相关研究学者提供参考和帮助。
应用技术
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  基于气穴性能的齿轮泵轻量化设计

  文昌明, 李玉龙, 钟飞

  流体机械. 2018, 46(6): 39-41,82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.008

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  为兼顾齿轮泵自吸能力、气穴性能和轻量化的性能要求，首先由建立的吸油腔的容积变化率，吸油腔内的介质压力等于介质本身的气穴压力，推导出齿轮泵气穴性能的评价指标；其次，以模数、齿数、齿顶高系数、变位系数、圆形吸口半径作为设计变量，以单位排量体积和最小吸油腔压力为双目标函数，进行优化设计；最后，进行了实例运算及分析。结果表明：优化后的齿顶最大圆周速度放大了37.7%，使得泵在齿形参数、转速上有更大的选取空间；圆形入口半径减小了19.3%，有利于泵总体体积的减小；单位排量体积较优化前减小了38.2%，实现了轻量化的目的等。基于气穴性能的优化设计，为后续的进一步研究，提供了理论依据。
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  一种球形滚珠式压缩机的结构设计

  李冬磊, 陈静竹, 欧阳新萍, 苏肖雅, 方婷婷, 徐青

  流体机械. 2018, 46(6): 42-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.009

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  介绍了一种新型球形滚珠式压缩机，它结合了滚动转子式压缩机和往复式活塞压缩机的优点，具有结构简单、零部件少、易于小型化的特征，且制作方便、成本低，有望达到节能和高效的效果。分析了该压缩机的结构特点、工作原理和几何理论，并给出了气缸工作容积、余隙容积的计算方法。
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  安全阀在线校验测量技术优化及精度研究

  张茂力, 朱海清, 费宏伟

  流体机械. 2018, 46(6): 46-50,73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.010

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  结合安全阀在线校验技术的基本原理，分析了在线校验中附加外力直接测量的弊端，提出了附加外力测量的优化措施，用压力变送器和精密压力表代替力传感器间接测量附加外力，并设计采集电路。并且通过分析误差影响因素，引入油缸预估油压理论和开发传感器定标程序，辅助校验人员进行在线校验，使安全阀在线校验的测试精度得到了提高。所述方法和理论具有较强的实际意义，值得推广应用。
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  自来水厂滤池出水碟阀外漏维修方法探讨

  梁真毓, 黄玉深, 杨旭良

  流体机械. 2018, 46(6): 51-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.011

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  自来水厂V型滤池出水蝶阀工作时需频繁调节开度，阀杆与阀体上的阀杆轴套磨损严重后更换阀杆密封件无法解决阀门的外漏问题。由于修复困难、且修复成本相对较高，常规做法是对阀门进行报废处理。本文介绍一种维修成本低、在线修复蝶阀因阀杆、轴套磨损严重导致外漏故障的方法，实际使用证明效果显著，在节水、节材方面意义较大。
制冷空调
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  垂直管内R113降膜蒸发传热试验研究

  王为术, 马自强, 朱晓静, 王涛, 赵冰超

  流体机械. 2018, 46(6): 55-59,54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.012

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  为研究降膜蒸发换热特性，在进口质量流量为0.0121~0.0225 kg/s，热通量为1.02~3.35kW/m²的试验参数范围，对R113在垂直管内的降膜流动蒸发传热特性进行了试验研究。结果表明：出口蒸汽质量流量与热通量密切相关，随着热通量的增加，出口蒸汽质量流量逐渐增加；换热系数随着进口质量流量的增加呈现先增加而后减小的变化规律，增加进口质量流量在一定范围内能增强换热；在较小进口质量流量下，增大热通量不利于换热，在较大进口质量流量下，传热系数随着热通量增加先增后减，存在某个临界值使得降膜蒸发换热效果最好。
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  水平螺旋型地埋管换热器换热特性的数值模拟与试验验证

  杨卫波, 孔磊, 尹艳山

  流体机械. 2018, 46(6): 60-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.013

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  基于有限差分法建立了水平螺旋型地埋管换热器的传热数学模型，分析了地下水渗流速度、地下水位、土壤孔隙率、土壤类型对其换热量及其周围土壤温度分布的影响，结果表明：随地下水渗流速度增加，埋管换热器周围土壤温度降低速率增加，从而可提高其换热性能；当地下水位在4.2 m以上时，地下水位越浅，带走换热器周围土壤的热量越多，换热器周围土壤温度越低；当地下水位在4.2 m以下时，地下水渗流对换热器换热量影响较小；随孔隙率增加，埋管内水温下降速率增大，埋管换热量增加。此外，土壤类型对土壤温度变化影响较大，热扩散系数高有利于土壤中热量的扩散，比热容高有利于降低土壤温度上升速率和幅度，砂岩由于其比热容和热扩散系数高，最有利于换热器运行，而黏土是最不利于换热。试验验证表明：所建水平螺旋型埋管模型预测出的换热量与对应试验值吻合较好，其最大与平均相对误差分别为9.1%与3.3%。
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  高径比对空气源热泵缓冲水箱温度分层效果的影响研究

  胡江北, 何嘉鹏

  流体机械. 2018, 46(6): 68-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.014

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  缓冲水箱温度分层有利于增加热泵换热器的换热温差，提高换热效率。本文通过试验方法验证空气源热泵缓冲水箱内部的温度分层现象，通过对比试验和数值模拟的温度值发现误差率<3%，证实了数值模拟的可靠性；为寻找最佳温度分层的缓冲水箱外形尺寸，通过模拟不同体积的水箱在不同高径比下的无量纲㶲ζ发现，水箱体积在400L以下时，高径比为5时水箱的温度分层程度最好，在不低于400L时，高径比到4时就可以达到很好的分层效果。经计算在分层状况下的缓冲水箱可以提高热泵换热器换热效率5.27%。
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  低温氦气向心透平变工况特性研究

  李晓明, 李健, 李青

  流体机械. 2018, 46(6): 74-77,88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.015

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  以低温氦气为流动工质，采用实际气体模型计算工质物性，进行低温氦气向心透平的气动设计与性能研究。运用数值模拟方法，对所设计的氦气透平膨胀机进行设计和非设计工况下的三维稳态流场分析。结果显示：在设计工况下，流道内的流场合理，气动性能符合设计要求；在变工况条件下，随着转速的增大，效率先增大后减小，在设计转速时最大。漩涡的出现会导致透平效率迅速下降。当转速一定时，随着膨胀比的增大，质量流量近似线性的增大，效率先增大后减小，在设计膨胀比时最大；转速的减小可使最大效率点对应的膨胀比减小；转速的变化对流量几乎没有影响；随着入口温度增大，质量流量逐渐降低，效率先增大后降低，在设计入口温度下最大。
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  液体冷媒除霜系统的性能分析与优化

  王猛, 臧润清, 冯海

  流体机械. 2018, 46(6): 78-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.016

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  液体冷媒除霜系统具有在除霜期间制冷过程连续，库温波动小，无需附加能耗的优势。为了探究冷媒除霜系统除霜时各试验设备的运行性能，分别对压缩机的功率、储液器供液和回气的温度和压力、双联冷风机的供液和回气的温度和压力以及库温进行了测试。试验结果发现：在除霜时，压缩机的功率从1772 W下降到691 W，下降了61%，功率变化大；除霜冷风机供液与回气温差从7.0℃上升至17.9℃，制冷冷风机供液与回气温差从10.8℃上升至12.7℃，过冷度增大，回气过热度也在增大，流量在不断减小；冷风机不延时开启时，库温的最大波动值为9.3℃。为此提出了一系列改进意见，为系统的进一步优化研究提供了重要依据。
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  水冷式蒸气压缩循环冷水（热泵）机组性能测试方法解析

  包继虎, 朱丰雷, 谢宝刚, 刘辉, 谢鸿玺, 赵宗彬, 李同彪

  流体机械. 2018, 46(6): 83-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.06.017

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  详细解读了GB/T 18430.1-2007《蒸气压缩循环冷水（热泵）机组第1部分：工业或商业用及类似用途的冷水（热泵）机组》中冷水（热泵）机组性能测试方法和测试工况，为正确理解标准条款、准确检测冷水（热泵）机组的性能提供指导。