2019年, 第47卷, 第1期　
刊出日期：2019-01-30

  

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试验研究
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  不完全过热对R32转子式压缩机低频运行性能的影响

  何俊, 陶乐仁, 虞中旸

  流体机械. 2019, 47(1): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.001

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  适当地降低压缩机频率可实现省电节能，但频率过低也会对运行效率产生不同程度的影响。通过将压缩机低频运行于过热区间至吸气带液区间，研究不完全过热循环下的压缩机的运行机理及效率。结果表明：控制干度x∈[0.96，1）时，极低频率下压缩机能耗减少，系统压比进一步降低，排气温度的下降幅值超过了过热段的28.9%~40.3%；运行于低于额定频率附近时，容积效率较之常规控制过热度区间仅降低0.8%~1.3%，电效率也仅降低0.3%~0.7%，但该趋势与频率变化呈反比；在该范围内更高的性能系数COP使得综合效率系数更为完善。
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  气体喷射压缩器变工况激波特性分析与试验

  张学进, 周立新, 薛新宇, 周良富, 孔伟

  流体机械. 2019, 47(1): 8-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.002

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  为了解不同操作压力下的激波特性，采用试验与数值分析相结合的方法，测得不同出口压力下（0.105，0.110，0.115，0.120，0.125，0.130，0.135 MPa）的喷射系数；采用FLUENT软件分别分析了不同出口压力、工作压力下的内部静压分布和马赫数分布；对试验值与仿真值进行对比分析，平均误差率为12.5%，验证了模型的准确性。结果表明：受操作工况的影响，压缩器喷嘴出口处和扩散器内出现了激波，且在工作压力和引射压力一定的情况下，喷嘴出口处的激波是不随出口压力的变化而改变的；压缩器出口压力为0.105~0.12 MPa时，扩散器内出现了双激波，压力为0.125~0.13 MPa时，扩压器内出现了单激波，双激波使得流体由超音速减至亚音速时消耗了大量的能量，而单激波时消耗能量则较少；压力为0.135 MPa时，喷射器出现回流，不能正常工作；在出口压力为0.125 MPa，吸入口压力为0.074 MPa，当工作压力为0.4 MPa时，压缩器内部出现微弱激波，且工作压力越大，激波现象越严重。
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  基于正交试验及CFD的液环真空泵叶轮优化设计

  赵万勇, 宋乾斌, 虎兴娜

  流体机械. 2019, 47(1): 14-19,13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.003

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  为了提高液环真空泵的水力性能，改善其内部流动状态，运用正交试验结合数值模拟的方法对液环真空泵叶轮进行优化设计。选取轮毂比，偏心距，叶片数，叶片出口安放角为试验因素，每个因素取3个水平，对其进行正交试验方案设计。应用FLUENT 15.0对液环真空泵进行数值模拟计算，根据模拟结果与原型机的试验结果的对比，发现两者结果较为吻合，从而证明了该数值模拟方法的正确性及可行性。基于L₉（3⁴）正交表，设计了9组方案，对这9组方案的数值模拟结果进行分析得到最优方案。通过对比优化前后液环真空泵模型的数值模拟结果可知，优化后的液环真空泵的性能有所提高，在额定工况下，进口真空度提高了2.38 kPa，轴功率下降了0.06 kW，内部流动状态也有所改善，达到了优化设计的目的。
设计计算
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  工业规模级高压密相煤粉流量控制阀特性研究

  王渭, 徐滟, 明友, 陈凤官, 高红彪, 郝伟沙, 耿圣陶, 余宏兵

  流体机械. 2019, 47(1): 20-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.004

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  煤粉流量控制阀是煤粉气化炉生产负荷调节与氧煤比控制的关键设备。在分析壳牌煤粉气化炉煤粉流量控制阀（接管内径54 mm）的工业运行数据时，将高压氮气输送的浓相煤粉简化为等效密度的单相流体，比照控制阀气液双相流等效密度法来处理煤粉与氮气混合物的质量流量，将阀门的已知固有流量特性修正为煤粉与氮气混合物的流量特性，建立了偏差分别在±20%，±15%和±25%以内的控制阀的煤粉与氮气混合物流量系数、煤粉质量流量和阀门压降的计算模型。
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  2D伺服阀先导级螺旋阀口稳态液动力的研究

  陆倩倩, 阮健, 李胜

  流体机械. 2019, 47(1): 25-30,47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.005

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  为研究二维（2D）伺服阀的稳定性及其影响因素，结合2D阀先导级螺旋阀口双流道中心对称的结构特点，通过理论分析和流体动力学仿真，得出流体流经螺旋阀口产生的稳态液动力属于空间力，且2个对称阀口处稳态液动力的径向分力大小相同，方向相反；而轴向液动分力和周向液动分力形成的力矩随着阀口开度增加逐渐减小，yoz平面的射流角度也逐渐减小，且当阀口开度小于0.1 mm时，减小幅度很大，开度大于0.2 mm时，趋于稳定；随着入口流速的增加，轴向液动力和周向液动力矩逐渐增加。结果表明稳态液动力的轴向分力及周向力矩促使先导阀口关闭，对阀芯稳定具有促进作用。
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  口环密封对高压多级离心泵临界转速的影响

  朱慈东, 李志鹏, 张森, 何备荒, 丁垣利

  流体机械. 2019, 47(1): 31-35,7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.006

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  高压多级泵单级扬程较高，叶轮密封环前后压差大，口环密封的等效刚度对转子湿临界转速的影响较大。在计算转子的湿临界转速时需要求解口环密封的主刚度系数。使用ProE软件对叶轮密封环流体模型进行三维建模，通过CFX软件计算得出密封处的流场力，进而求解密封环的主刚度系数，并用轴承刚度定义进行验证。利用ANSYS-Workbench对高压多级泵进行模态分析，对比考虑口环密封前后，转子临界转速的变化情况。结果表明：口环密封使前两阶弯振临界转速大幅增加，随着转速的增加，口环密封对临界转速的影响越来越小；口环密封降低了扭转振动的临界转速，且对第一阶扭转振动的临界转速影响较大；口环密封可以降低陀螺效应对转子临界转速的影响。
技术进展
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  实际气体效应影响干气密封性能的研究进展

  许恒杰, 宋鹏云

  流体机械. 2019, 47(1): 36-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.007

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  在干气密封的设计与研究过程中，一般将气体处理为理想气体，但在压力较高时的氮气或空气，以及某些特殊的气体，如二氧化碳、氢气等，即使压力不高的情况下，气体的特性明显偏离理想气体。重点介绍适用几种干气密封常用封气的气体状态方程，较全面地综述了实际气体效应影响干气密封性能的国内外研究进展，包括稳态性能和动态性能，并对未来的研究方向进行了展望。
应用技术
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  500 MPa水切割射流发生装置的设计

  任启乐, 陈正文, 文宏刚, 李岳峰, 倪小聪, 王永强, 曲玉栋

  流体机械. 2019, 47(1): 43-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.008

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  超高压水切割技术应用于碳纤维等纤维增强复合材料切割加工，射流压力和工作流量的工况参数是高质高效切割复合材料的重要前提条件。探讨了纤维增强复合材料水切割机理和射流工况参数，介绍了500 MPa压力级的纤维复合材料水切割射流发生装置参数计算，阐述了射流发生装置主要结构，运用有限元分析方法校核射流发生装置主要部件，通过计算、分析和试验表明射流发生装置满足切割射流工况要求。
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  水泵WC-10Co4Cr微纳米复合涂层技术的研究与应用

  赵坚, 陈小明, 伏利, 刘伟, 毛鹏展, 马红海

  流体机械. 2019, 47(1): 48-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.009

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  泥沙磨蚀是影响水泵工作效率和使用寿命的关键技术问题之一，利用WC-10Co4Cr微纳米复合涂层技术可以较好的解决这一问题。采用超音速火焰热喷涂技术在水泵过流部件常用材料00Cr18Ni5Mo3Si2不锈钢上制备该涂层，并对涂层的硬度、耐磨损、耐磨蚀等性能进行了研究。结果表明：高强度、高硬度以及较好的韧性使得涂层具有远高于基材的耐磨性能，并且涂层与基材之间呈高强度结合使得涂层不易开裂和剥落，能够保证较长的使用周期。将其应用到高泥沙河流水泵过流部件表面，可以大幅提高水泵的抗磨蚀性能，延长其使用寿命。
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  往复压缩机管道振动的控制标准分析

  袁伟, 赵杰, 杨智荣, 邓贵德

  流体机械. 2019, 47(1): 52-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.010

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  对往复式压缩机管道振动的相关问题进行研究时常会用到各种标准文件，对与振动相关的国际标准、国外标准和国内标准进行了介绍，这些标准的应用范围涵盖了管路设计阶段、改造分析阶段、压缩机机体、压缩机管路、管内气流脉动等，对部分相关标准作了对比分析，对最常用标准作了说明并介绍了一具体工程案例，归纳概括的各标准对该问题分析有一定指导作用和借鉴意义。
制冷空调
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  综合建筑群不同入住率下复合地源热泵运行策略模拟研究

  张丹丹, 李维, 牛晓峰, 汤思益

  流体机械. 2019, 47(1): 58-63,57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.011

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  综合建筑群集住宅商业办公为一体，在商业办公满负荷运行的条件下，运用数值模拟研究住宅小区30%、50%、70%、100% 4种入住率条件时地埋管换热器运行情况，可以得出不同入住率下复合式地源热泵系统最优运行控制策略。结果表明，入住率为30%时采用过渡季节开启冷却塔散热，冬季采用地埋管取热的方式能达到最优运行效果；入住率为50%和70%时，夏季埋管全部使用，冬季只运行一半的运行方式最佳；入住率为100%时，采取地埋管换热器出口水温比对应时刻的湿球温度高2℃时开启冷却塔的方式，运行效果最佳。本文以土壤温升和优化系统运行效率为依据，对综合建筑复合式地源热泵系统的运行设计有一定的参考价值。
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  增焓热泵供暖系统搭配不同散热末端的试验研究

  张世航, 孔婷婷, 肖彪, 何林, 胡斌, 王如竹

  流体机械. 2019, 47(1): 64-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.012

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  空气源热泵供暖系统具有高能效与环保性的特点，成为取代传统取暖能源的首选方案。本文搭建热泵供暖系统研究平台，通过对双级压缩增焓空气源热泵分别搭载钢制暖气片、压铸铝暖气片、小温差水散热器、地暖辐射4种散热末端进行研究，对比分析了上述4种散热末端的采暖系统性能、舒适性和经济性。结果表明，房间总散热量随供水温度的上升而增加，地暖辐射供暖系统总散热量最大，其次是小温差水散热器、压铸铝暖气片、钢制暖气片；钢制暖气片的房间最终平衡温度最低，其次为压铸铝暖气片和小温差水散热器，地暖辐射则分别高出前者4.56，3.23，2.83℃；燃煤取暖、钢制暖气片、压铸铝暖气片、小温差水散热器、地暖辐射的取暖费用分别是电热取暖的21.56%，32.64%，40.62%，41.90%，47.04%。
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  辐射空调专用的两级新风除湿机性能测试与分析

  李鹏魁, 傅允准

  流体机械. 2019, 47(1): 70-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.013

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  介绍了辐射空调专用的两级新风除湿机的工作原理，并对设计开发的该两级新风除湿机进行了性能测试。测试结果表明，该除湿机在测试工况下，除湿机除湿量为6.18 kg/h，出口含湿量在10.19~10.6 g/kg之间变化。当盘管进水温度为13.1℃时，除湿机出口含湿量最小，其值为7.18 g/kg，除湿量最大，最大除湿量为7.37 kg/h。
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  飞机客舱地板加热功率及送风温度的反向建模

  雷蕾, 薛雨

  流体机械. 2019, 47(1): 75-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.014

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  飞机客舱的热边界条件对于营造舒适的机舱环境至关重要。为营造舱内乘客足部区域的均温达到26℃，上身的均温达到24℃的舒适性环境温度，建立一种用于设计飞机客舱地板加热功率及送风温度的反向求解模型。该模型包含3个子模型：边界对流换热量的求解模型以及边界温度与边界辐射换热量的求解模型。将反向模型应用于一个三维飞机客舱算例和一个三维空腔试验台中，研究结果表明，该模型能有效地求解地板加热功率及送风温度。
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  CO₂跨临界循环与传统制冷循环的性能比较

  杨俊兰, 沈士杰, 高思雨, 李久东

  流体机械. 2019, 47(1): 80-83,74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.015

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  为了对比CO₂与常规工质在单级压缩制冷循环中的性能，运用当量温度法理论对两者进行了分析。分别比较了当量蒸发温度为0℃或当量冷凝温度为40℃时，CO₂与常规工质在单级压缩制冷循环中的COP和制冷量、制热量随当量冷凝温度和当量蒸发温度的变化情况；计算了不同吸气过热度下回热循环与基本循环的制冷系数的比值。结果显示，基本的单级CO₂跨临界循环的性能和制冷量、制热量低于常规制冷循环；在添加回热器后，CO₂跨临界循环系统的性能得到了很大的提高。
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  跨临界CO₂循环中回热器研究进展概述

  郭雅琪, 叶祖樑, 王驿凯, 殷翔, 曹锋

  流体机械. 2019, 47(1): 84-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.01.016

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  由于臭氧层破坏和全球变暖等原因，CO₂作为新型制冷工质在跨临界CO₂循环中被广泛推广和应用。在循环中加入回热器可大幅度提升系统性能，本文针对跨临界CO₂循环中的回热器应用，从带回热器的跨临界CO₂系统性能、回热器结构、回热器在系统循环中的位置、回热器效率以及回热器入口制冷剂温度等几个方面对系统性能的具体影响进行深入探讨，介绍了国内外研究进展，对回热器的应用加以分析和展望。