2019年, 第47卷, 第11期　
刊出日期：2019-11-30

  

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试验研究
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  叶片出口角对多翼离心风机性能影响的数值研究

  于思琦, 吴大转, 杨帅

  流体机械. 2019, 47(11): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.001

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  以空调用多翼离心风机为研究对象,建立了3组不同叶片出口角叶轮模型,通过数值模拟获得风机外特性以及叶轮中间截面、风机出口的压力,速度,湍动能分布和叶轮进出口的压力脉动情况,并进行对比分析。结果表明:随着叶片出口角的增大,在420~725 m³/h流量范围内风机的风压和效率有所提升;内部流场中,风机出口低速区的面积增大,蜗壳出口和蜗舌区域的总压分布均匀性降低,叶轮流道内的涡量增多;叶轮进出口在叶频及其倍频处的压力脉动幅值有一定程度的降低。为了得到较好的气动性能和噪声性能的风机,需要将叶片出口角控制在合理的范围之内。研究结果对于风机进行气动性能和降噪性能设计具有较好的指导意义。
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  滚动活塞压缩机排气通道气流脉动研究

  徐嘉, 刘喜兴, 梁社兵, 邓丽颖

  流体机械. 2019, 47(11): 8-12,7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.002

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  针对双缸压缩机噪声异常问题,采用RNG k-ε湍流模型获得压缩机排气通道三维非定常流动的压力脉动情况。结合滑移网格技术,并考虑排气通道扰动源,对流场时域与频域进行分析。结果表明,压力脉动频率主要成分为压缩机运转频率,其中消音腔压力脉动峰值出现在2倍频和14倍频,电机下腔压力脉动峰值出现在2倍频和3倍频,电机上腔压力脉动峰值出现在2倍频;消音器对高频峰量抑制效果明显;改进方案电机上、下腔2倍频峰量明显低于原方案。声学试验显示改进方案的噪声总值最大降幅达1.81dB,固此基于CFD方法分析和优化压缩机排气通道流场结构是可行的。
设计计算
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  往复压缩机环状气阀振动信号的LMD故障特征提取方法研究

  舒悦, 谢传东, 何明, 刘晓明, 刘志龙, 曹斌

  流体机械. 2019, 47(11): 13-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.003

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  以往复压缩机环状气阀为研究对象,通过加速度振动传感器测试了其正常运行状态下的振动信号,通过对其进行局部均值分解(LMD),得出了信号所对应的多个乘积函数(PF)分量,并提取这些PF分量的3大特征参数因子,包括偏度系数(g_i)、峭度系数(q_i)和总能量比(E_i/E)。然后对气阀进行不同种类的破坏,包括锯断阀片、去除气阀内部分弹簧和对阀片打孔,并对破坏后的气阀运行振动信号进行相同的分析得出相应的参数因子,与气阀正常运行时对应参数因子进行比较。结果显示,在阀片锯断和气阀去弹簧2种状态下,气阀振动信号得出的相应特征参数因子都会出现反映气阀故障的异常值,但在气阀阀片打孔的状态下则不明显。以上说明LMD方法虽然具有一定的局限性,但是能够准确、有效地对往复压缩机气阀振动信号进行判断,从而实现对气阀的工作状态和故障类型进行分类,是研究气阀故障诊断的实用方法。
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  电动涡旋压缩机动涡盘的轴向平衡问题研究

  刘兴旺, 万春焕, 康小兵

  流体机械. 2019, 47(11): 19-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.004

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  现有电动涡旋压缩机的动涡盘沿主轴轴线方向受到轴向气体力和轴向平衡力作用,而轴向平衡力由于电动涡旋压缩机经常在变转速工况条件下运行而频繁变化,导致动涡旋盘轴向受力的不稳定性,进而影响压缩机性能。针对这一问题,利用FLUENT滑移网格技术,模拟了平衡块在不同转速下对背压腔内润滑油搅动的瞬态过程,得到了润滑油的速度云图和流线图,并发现平衡块搅动会引起轴向平衡力周期性波动,且随转速的增大,轴向平衡力幅度增大,而平均轴向平衡力减小。最后结合轴向平衡力与轴向气体力随主轴转角的变化规律,提出了变相位协调叠加轴向力的优化设计方法,计算发现该方法可使轴向平衡力振幅减小,动涡盘运行更加平稳,可为电动涡旋压缩机设计提供依据。
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  泵用干运转机械密封的设计和试验研究

  吴兆山, 郑国运, 李香, 姚黎明, 丁思云, 李鲲

  流体机械. 2019, 47(11): 26-30,45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.005

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  以石化低参数高危介质泵为应用对象,开展了深槽型干运转机械密封的试验研究,研究结果表明:对于深槽型干运转机械密封,其动压槽形状、槽数、环形槽槽宽以及槽面径向宽比等密封端面结构参数对密封性能均有一定的影响,应进行优化设计;在密封端面几何尺寸、槽数、载荷系数、弹簧比压等参数相同的情况下,直通槽机械密封的密封性能优于斜通槽机械密封的密封性能。
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  核电站非能动堆腔注水系统减压阀研发及运用

  蒋晓红, 蒋燕祥, 张蒙, 章泉栋

  流体机械. 2019, 47(11): 31-34,71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.006

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  介绍了非能动堆腔注水系统(RPG)的功能及减压阀的技术要求,重点描述了RPG003VZ减压阀的研发过程,就设计关键点及难点进行了分析,同时结合阀门的功能要求,依使用条件完成了模拟工况性能试验验证,该产品已成功用于核电站现场。通过对此项工作的总结,为该类减压阀后续制造厂的自主设计及技术研发提供思路。
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  气缸随转子转动滑片式压缩机内部瞬态流动分析

  周晓裕, 陈亚平, 吴嘉峰, 张少波

  流体机械. 2019, 47(11): 35-39,84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.007

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  对一种气缸随转子同步转动滑片压缩机建立三维CFD模型并采用动网格技术模拟瞬态压缩过程,对给定压比下的压缩和流动特性以及不同出口位置的影响进行了分析。研究表明进出口过渡段和腔室有涡旋产生,有利于各腔室内速度、压力和温度分布的均匀化;压缩机滑片形成的多腔室有利于减小滑片两侧压差引起的泄漏;压缩机在旋转过程中出口质量流量呈现与滑片数量相关的波状变化,且出口质量流量随转速增大而增加;出口位置适当后移有利于提高压比,而流体温度变化不大,但出口质量流量有所减小。
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  基于CFD方法的油分离器对压缩机性能影响的分析

  韩宝坤, 常胜, 宋云茂, 纪德奎, 刘健, 王子文

  流体机械. 2019, 47(11): 40-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.008

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  循环率直接影响压缩机的性能,同时也对制冷循环中制冷剂的热物理性质、换热器制冷剂侧的传热效果等造成影响,较低的油循环率使得压缩机具有较高的制冷量和COP,是制冷系统的一项至关重要的评价指标。本文通过仿真模拟和实验测试结合的方法研究了旋转式压缩机在安装油分离器后对性能的影响。对Rechi某型号压缩机三维模型进行内部流场仿真模拟,从其仿真结果中得到压缩机内部冷媒的压力与速度大小以及流线图;在试验中对此型号压缩机进行油循环率和系统测试,其结果显示油分离器在很大程度上降低了油循环率,同时提升了能效百分比。试验结果很好地与仿真结果拟合,为今后在仿真模拟和试验结合分析优化方面提供参考依据。
应用技术
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  核主泵轴承主副弹性板结构优化分析研究

  陶邵佳, 刘小军, 张亚宾, 周忺骄, 李盼, 苏先顺

  流体机械. 2019, 47(11): 46-48,65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.009

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  以某核主泵轴承中的弹性板为研究对象,针对其原结构出现变形量过大的问题,对弹性板进行结构优化设计,并与原结构进行对比,验证了结果的可靠性,为其他核主泵轴承的弹性板结构设计提供参考。结果表明:主弹性板在535,850,1490 kN的载荷下的变形量分别为0.155,0.232,0.366 mm,均分别满足0.1~0.2 mm,< 0.3 mm,< 0.5 mm的要求;副弹性板在500 kN载荷下的变形量为0.152 mm,满足0.1~0.2 mm的要求;主副弹性板的应力均小于材料的屈服极限,满足强度要求。
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  熔盐泵现状与展望

  操松林, 呼核升, 操瑞嘉, 丁强民, 文宏刚, 王祥薇, 温超, 李双宁

  流体机械. 2019, 47(11): 49-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.010

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  简要介绍了熔盐的特点,分析了熔盐泵的选型要求、结构特点、设计中应注意的事项,介绍了熔盐泵的应用领域和国内外生产状况,指出了熔盐泵的发展方向。
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  立式屏蔽泵振动特性分析及叶轮结构优化

  文宏刚, 刘广兵, 蒋青, 陈世亮, 董文平

  流体机械. 2019, 47(11): 56-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.011

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  由于立式屏蔽泵的叶轮转子振动是影响其可靠性和安全性的关键因素。以某型立式屏蔽泵为研究对象,分析诱发振动的流体激振力主要是叶轮承受的不平衡轴向力,结合离心泵设计理论和工程经验,提出了2种改进方案。采用流固耦合模拟技术,分别进行了泵内流场、叶轮静应力、预应力模态计算,比较分析2种改进方案,结果表明方案A承受不平衡轴向力更小,内流场水力损失更少,更不易产生共振,为同类型泵的减振设计及优化提供一定参考。
制冷空调
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  中压补气型纯电动客车热泵空调系统性能试验研究

  李海军, 苏之勇, 刘磊, 时帅领, 常桂铭, 张中来, 余壮

  流体机械. 2019, 47(11): 60-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.012

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  针对纯电动客车热泵空调系统在夏季高温和冬季低温环境下系统性能严重衰减的问题,开发了一种带经济器的中压补气型纯电动客车热泵空调系统,试验研究了系统在50℃和-20℃环境温度、不同压缩机转速下的性能。结果表明,采用中压补气技术后,系统排气温度降低;当压缩机转速从2 000 r/min升高到5 000 r/min过程中,在50℃超高温环境下,中压补气系统制冷量增加了1.4%~6.5%,压缩机功率增加了0.7%~3.4%,COP_c提高了0.3%~3.3%;且在-20℃超低温环境下,中压补气系统制热量增加了10.1%~14.3%,压缩机功率增加了1.3%~5.8%,COP_h增加了8.0%~9.5%。
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  复叠式空气源热泵相变蓄热器蓄放热效率试验研究

  曲明璐, 张童瑶, 张娆, 樊亚男

  流体机械. 2019, 47(11): 66-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.013

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  复叠式空气源热泵蓄能除霜方法是在常规的复叠式空气源热泵系统中添加翅片管式蓄热器,将低温级的多余的热能通过相变材料储存起来,实现同时低温级除霜和高温级供热的目的,在蓄能除霜阶段,其释热过程为多温位释热过程。试验研究在不同室外干球温度-9,-12,-15℃(即不同低温级蒸发温度)下蓄热器的蓄放热特性,结果表明,室外干球温度越低,蓄热效率越高,低温级总体?效率呈现上升趋势。
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  喷射特征的双级压缩系统压缩过程及喷射参数耦合特性

  文力, 金旭, 刘忠彦, 张阔, 吴哲

  流体机械. 2019, 47(11): 72-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.014

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  以2台转子压缩机构成的双级压缩系统为研究对象,构建具有喷射特征的双级压缩系统仿真模型,并利用实验对模型进行了验证。基于模拟和实验分析了喷射特征参数的耦合关系、级间参数形成过程和级间喷射对双级压缩过程的影响。模拟结果显示:喷射量和喷射工质比焓是以中间换热器为约束的一对耦合参数,喷射工质比焓随着喷射量的增大具有先略微增大而后逐渐减小的变化趋势。中间喷射特征参数对级间参数具有显著影响;喷射工质比焓决定着系统级间各状态点变化的方向,而喷射量决定系统级间各状态点改变的程度;在工况和喷射特征参数恒定的条件下,中间喷射过程将近似一个"等压过程"过程。
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  相变蓄热水箱温度特性的试验研究

  周利强, 王子龙, 张华, 豆斌林, 刘占杰

  流体机械. 2019, 47(11): 79-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.015

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  相变蓄热技术是提高太阳能系统利用效率的重要途径之一。本文搭建了一套相变蓄热水箱试验系统,在初始水温80℃、进水温度5℃的工况下,测试得到了水箱内各温度点随无量纲时间的变化,在进水流量分别为1,3,5,7,9 L/min时,基于MIX number和填充效率分析法,深入分析了相变蓄热水箱的热特性。基于三水合醋酸钠研究的试验结果表明,当水箱温度为80℃时,普通水箱、PCM48和PCM58的能量分别为18.81,19.34,19.07 MJ。进口流量相同时,相变蓄热球越靠近水箱进口,水箱的热分层效果越好。
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  地铁站厅气流组织及温度分布的数值模拟分析

  李晓敏, 高峰, 王立军

  流体机械. 2019, 47(11): 85-88,25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.11.016

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  为研究地铁站厅内的流通情况及温度分布规律,建立地铁站厅物理模型,结合能量守恒方程和流体动量方程进行流体模拟分析。设置不同的入口温度,通过对横向和纵向截面温度分布的分析,得到了地铁站厅内的温度分布规律。设置不同的入口风速,通过对横向和纵向截面气流组织的分析,得到了地铁站厅内的流场分布规律。研究结果为地铁站厅的空间优化和提高人体舒适率提供了参考。