2018年, 第46卷, 第7期　
刊出日期：2019-12-23

  

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试验研究
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  无油涡旋压缩机涡旋盘的应变分析及试验验证

  彭斌, 李要红, 赵生显

  流体机械. 2018, 46(7): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.001

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  采用Solidworks建立了无油涡旋压缩机动、静涡旋盘的三维模型，运用ANSYS分析软件对涡旋压缩机动涡盘分别在气体力、温度、惯性约束条件下以及在多场耦合载荷下涡旋齿的变形和应力分布规律进行了分析，并研究了不同齿厚和齿高的动涡盘涡旋齿在多场耦合载荷作用下的变形情况，得到涡旋盘的应力分布和涡旋齿变形情况。分析结果表明，对涡旋齿的变形影响最大的载荷是温度载荷场；在腔内气体被压缩时，涡旋齿始端部位温度最高，所受气体力也最大；耦合场下涡旋齿始端顶部变形最大，最大应力出现在齿根部位，且耦合场的最大应力不是各载荷应力的叠加；涡旋齿越高变形越大，涡旋齿越厚变形越小，分析研究结果为定量化确定无油涡旋压缩机的轴向间隙和径向间隙提供了理论依据。
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  低温过滤器堵塞工况下的压降特性研究

  黄玲艳, 刘贻雄, 唐强, 于慧洁, 甄恩发

  流体机械. 2018, 46(7): 9-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.002

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  过滤器作为低温加注系统的重要组成部分，是过滤管路杂质、保障推进剂品质的重要装置，合理的过滤器设计和使用维护是保证液体火箭发射成败与否的关键因素。本文通过试验对低温过滤器堵塞工况下的压降变化特性进行了研究，分析了介质流向、系统流量、滤芯堵塞面积对过滤器前后压降的影响。试验结果表明，过滤器进出口的压降随流量增加而增大，随堵塞面积的增大而增大。当滤网大面积堵塞时，过滤器进出口压降显著增加。
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  安全阀密封性能试验测试精度研究

  施晓敏, 朱海清, 孙宏武, 殷齐平, 刘杰

  流体机械. 2018, 46(7): 14-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.003

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  为了探究安全阀密封性能测试方法（气泡法）的测试精度，通过试验模拟安全阀泄漏情况，在微小气体体积流量0~30 cm³/min范围内分别考察了不同管子内径和水温对气泡在水中生成的影响，测算了每分钟生成的气泡数和气泡体积。并对实际待校验的安全阀进行了密封性能的验证性试验。结果表明，当其他条件固定，在微小气体体积流量下水中生成的气泡体积基本稳定不变，每分钟生成的气泡数与气体体积流量成正比。相同试验条件下，气泡数分别随着管子内径的减小、水温的增大而增大，而气泡体积随之变小。并通过试验拟合曲线，计算出相同气体体积流量下试验值与标准值的误差，从而得到测试精度范围。
设计计算
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  回流器叶片中型线对离心压缩机性能影响的研究

  宫武旗, 李晶, 张斌, 邓俊杰

  流体机械. 2018, 46(7): 20-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.004

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  以某离心制冷压缩机首级模型为研究对象，通过数值计算对比了单圆弧中型线、CCR中型线（切向速度线性变化）和MMR中型线（角动量线性变化）3种回流器，研究了回流器中型线对压缩机级性能和流场的影响规律。数值计算结果表明，回流器中型线对压缩机级性能和流场影响显著。单圆弧中型线回流器压缩机级性能最优，CCR中型线回流器次之，MMR中型线回流器最低。其中，CCR和MMR中型线回流器压缩机级绝热效率峰值较单圆弧中型线回流器级分别降低1.2%和3%。在实际工程应用中，适当增加回流器前半段叶片载荷，能降低由于回流器尾缘载荷过大造成的流动分离损失。
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  不同叶轮形式对汽车冷却水泵性能的影响

  张启华, 杨欣叶, 徐媛晖, 曹丽, 闫召旭

  流体机械. 2018, 46(7): 27-31,8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.005

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  为分析不同叶轮形式对汽车冷却水泵性能的影响，针对某一汽车水泵，分别设计了开式和闭式2种不同形式的叶轮，采用Fluen软件对叶轮内部流动进行全流场三维数值模拟，并选取闭式叶轮进行试验验证，证实了模拟结果的可靠性。试验结果表明，采用闭式叶轮效率更高。数值模拟结果表明，2种叶轮内部静压从进口至出口都逐渐升高，但开式叶轮入口处存在明显的低压区，易发生汽蚀。且在开式叶轮内部存在明显的漩涡和回流，闭式叶轮内部流动更稳定流畅。可见，叶轮形式对于水泵性能有较大的影响，采用闭式叶轮有利于提高该汽车冷却水泵的水力性能。
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  高气液比工况的管柱式气液分离器分离性能研究

  王庆锋, 李中, 李凯, 郝帅

  流体机械. 2018, 46(7): 32-35,19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.006

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  为了提高分离器结构紧凑性与分离稳定性，采用管柱式气液分离器进行高气液比工况下的气液分离操作。基于CFD数值模拟方法，运用雷诺应力模型对管柱式气液分离器内部流场进行模拟，运用离散相模型对液滴进行追踪，得到分离器内部的流场分布情况以及不同结构参数对分离器分离效率的影响。对具体工况下的管柱式气液分离器结构进行优化设计，为管柱式气液分离器在高气液比工况下的设计与应用提供参考。
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  正圆截面三偏心蝶阀的干涉研究与分析

  蒋文芝, 杨昌明, 段胜秋, 罗世强

  流体机械. 2018, 46(7): 36-38,83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.007

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  针对新型正圆截面三偏心蝶阀的干涉问题，首先推导出密封面方程，并分析三偏心蝶阀蝶板的干涉条件，然后建立相应的数学模型。采用MATLAB编程软件开发出检验三偏心蝶阀密封面干涉的分析软件，通过图形用户界面（GraphicalUser Interface，GUI）来实现人机交互。该干涉分析软件可以分析正圆截面三偏心蝶阀密封面的干涉情况，从而为阀门设计人员提供了一种快捷、准确的干涉检验方法。
应用技术
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  一种小型窗式净风机的设计与研究

  卢彬, 李小宁

  流体机械. 2018, 46(7): 39-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.008

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  针对目前严重的空气污染问题，满足人们对高质量室内空气的迫切需求，为了弥补传统新风系统复杂的管道工程和空气净化器单一内循环等缺陷，设计了一种小型进排一体窗式净风机的结构，对其在房间内工作时的室内气流组织进行了数值仿真，分析了气流组织的速度云图和矢量图，并对样机进行了风量和过滤性能测试试验。结果表明：室内气流组织分布均匀，生活区风速低于0.4 m/s，最大新风量可达170 m³/h，过滤后PM2.5浓度低于0.055 mg/L，均满足设计要求。
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  前混合磨料水射流渗流沉降式磨料罐结构设计及供料特性研究

  陈晓晨, 邓松圣, 管金发, 姚粟

  流体机械. 2018, 46(7): 45-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.009

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  前混合磨料水射流技术在应急机动抢修和受限空间中具有广阔应用前景。在前混合磨料水射流系统中，磨料罐的结构及供料原理一直被视为射流核心技术之一。本文对渗流沉降式磨料罐供料原理进行了分析，基于渗流原理设计了一种新型磨料罐。分析了不同装料量条件下磨料罐供料特性，结果表明设计的新型磨料罐供料浓度不随罐内磨料量的改变而变化，说明其具有均匀供料的特性。本文的研究能够促进前混合磨料水射流技术的应用和发展。
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  不同规格往复压缩机对相同阀组的兼容性研究

  吴斌, 张勤建, 姚辉军, 周慧, 赵雷, 吴强波

  流体机械. 2018, 46(7): 49-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.010

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  为分析相同阀组在不同规格压缩机上的性能表现，以确定不同规格压缩机对相同阀组是否兼容，本文整合压缩机中的流体流动、热交换以及流体和阀片的耦合过程，对3种不同规格的压缩机匹配相同阀组进行了整机数值分析，获取并对比分析了质量流量、制冷量、输入功率以及性能系数（COP）等关键性能参数，并通过量热计测试进行了验证。结果表明不同规格压缩机对相同阀组具有较高的兼容性，但是在实际开发过程中，应注意通过局部修改阀组零件提升兼容性。
制冷空调
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  一种全新循环的多功能空调器试验研究

  仇富强, 李保国

  流体机械. 2018, 46(7): 54-59,13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.011

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  为了提高空调器的利用率，并达到节能减排的目的，设计了一种具有制冷、供暖、全天候提供热水和冷凝热回收制取热水4种功能的多功能空调器。并对所研制的多功能空调系统的热力性能进行了试验研究。结果表明：设计的多功能空调系统运行性能良好，夏季制冷和冬季供暖功能正常；夏季实现冷凝热回收功能时，该系统的平均制热水能效系数为3.57，制冷能效系数为3.31，总能效系数可达6.88；单独制热水时，其制热功率和性能系数是随着进水温度的升高而降低。在20，7，2℃的环境温度条件下，其制热功率分别为：15.572，10.57，9.02 kW，性能系数分别为：4.21，3.09，2.73。
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  分流器和集管对液体冷媒除霜系统的影响研究

  王猛, 臧润清, 冯海, 袁波

  流体机械. 2018, 46(7): 60-63,44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.012

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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。为了探究分流器和集管对液体冷媒除霜系统性能的影响，在库温为-5℃和-15℃的工况下，分别采用分流器和集管供液的方式进行试验。对比分析库温的变化，除霜速率和蒸发器进出口温度压力的变化。结果发现：在-5℃的工况下，采用分流器的除霜时间为820s，集管为710s；采用分流器的库温最大升高值为5.5℃，集管为4℃。分流器的节流作用降低了进入蒸发器制冷剂的温度，造成除霜期间库温升高幅度增大，延长除霜时间。因此，对于液体冷媒除霜系统采用集管式分液方法更为合理。
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  基于被动房建筑的新风机组性能试验研究

  陈剑波, 陈莹, 江盼

  流体机械. 2018, 46(7): 64-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.013

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  针对我国典型的寒冷地区被动房建筑的基本要求以及传统全热交换器的弊端，研发了一台具有制冷、制热、全热回收功能的新风机组。为满足不同季节被动房对新风温湿度变化时控温除湿需求，提出了不同工况下的运行控制模式。在焓差试验室测试了新风机组的制冷性能和全热回收性能。试验结果表明，机组达到设计技术参数，运行可靠，能高效运行，且在各个工况均能够满足国家相关规定的要求。本文的试验数据可以为今后相关产品的开发和实际推广提供一定的借鉴与参考。
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  冷却塔折流板除雾器叶片折角优化数值模拟

  张恩实, 王飞飞

  流体机械. 2018, 46(7): 69-75,53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.014

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  为探究冷却塔折流板除雾器不同物理参数（叶片转折角度、气流流速、液滴粒径等）与除雾效率的关系，本文采用SST k-ω模型和Euler/Lagrange方法对梯形折流板除雾器内气液两相流动进行二维数值模拟。结果表明，折流板除雾器对粒径小于10 μm的液滴除雾效率较低；随着叶片转折角度的减小，折流板除雾器的除雾效率和压降均有所上升；对于本文研究的不同结构的折流板，当除雾器的效率相同时，叶片折角为α=45°的除雾器所需的功耗最低，是最佳选择。在实际工程应用中，折流板的选取应对除雾效率与气流压降进行综合考虑。
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  外融冰对流相变传热过程研究方法

  孟凡康, 褚琦, 王朔, 巩云坤, 胡仿聪, 韩路

  流体机械. 2018, 46(7): 76-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.015

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  对外融冰空调系统对流相变传热过程的研究方法进行了简要综述。从理论研究、试验研究和数值模拟3个方面对冰-水之间相变传热、液相对流以及水流4℃密度反转变化等问题进行了分类阐述，列举了水平冰柱对流相变传热典型关联式，讨论了其中尚未解决的一些问题及技术难点。
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  基于IMC-P的空调冷却水温度控制研究

  王贺, 罗益民, 杨珊珊

  流体机械. 2018, 46(7): 84-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2018.07.016

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  针对空调冷却水系统中温度的控制存在着非线性、大滞后、大惯性和时变性的特点，结合传统的中央空调控制系统具有损耗大和调速控制困难的缺点，提出一种新的思想：把串级控制与内模控制结合并利用育种算法对内模控制器的参数进行整定，得到基于育种算法的温度IMC（内模控制）-P控制系统。然后利用SIMULINK对IMC-P和PID-P控制系统进行仿真试验，通过对结果进行比较发现：基于育种算法的串级内模控制器系统的快速性和稳定性最好，能够有效减少响应曲线的超调量、节省过渡时间、提高调节品质。