2019年, 第47卷, 第3期　
刊出日期：2019-03-30

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试验研究
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  对旋风机两级叶轮等功率R2变转速试验研究

  艾子健, 吴龙, 高浩

  流体机械. 2019, 47(3): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.001

  摘要 ( 114 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  为了解决对旋风机第二级叶轮过载、运行压升及效率过低的问题，提出了两级叶轮等功率第二级叶轮变转速运行方法，搭建了试验平台进行风机的性能对比研究。研究表明：两级叶轮等转速运行时，第二级叶轮在小流量工况时功率迅速增大，易产生过载现象；在大流量工况时功率迅速减小，使得整机的压升与效率迅速下降。采用两级叶轮等功率第二级叶轮变转速运行，能够减小小流量工况第二级叶轮的功率负荷，从而避免第二级电机过载；能够增加大流量工况整机的压升与效率，从而增大整机的高效工作范围及阻塞裕度，拓宽对旋风机的使用范围。
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  环形压水室截面面积对核主泵性能的影响

  程效锐, 滕飞, 张舒研, 涂艺萱

  流体机械. 2019, 47(3): 6-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.002

  摘要 ( 150 ) PDF全文 ( 12 )   可视化   收藏

  为了研究环形压水室结构对于核主泵水力性能的影响，在保证其他过流部件几何参数不变的前提条件下，以某型核主泵模型为研究对象，设计3种不同截面面积环形压水室的核主泵模型，并基于RNG k-ε湍流模型和滑移网格模型，对以上3种缩比模型内部流动进行全三维数值模拟，通过试验证实了数值计算数据与试验数据的吻合性与该数值模拟方法的可靠性。结果表明：在设计工况下运行，压水室截面面积变化对核主泵性能影响不大；偏离设计工况，适当增大压水室截面面积能够提高核主泵的扬程、效率和静压能占比，并改善压水室内部流动特征；而偏小的压水室截面面积会使其内部流动损失增大。在实际泵产品的设计和研究过程中，结构尺寸允许的条件下适当增大压水室截面面积有利于提高核主泵的整体性能。
设计计算
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  基于组合编码的变截面涡旋型线研究

  侯才生, 刘涛

  流体机械. 2019, 47(3): 13-19,5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.003

  摘要 ( 103 ) PDF全文 ( 13 )   可视化   收藏

  在传统的变截面组合型线研究中，中间部分的型线仅仅是由高次曲线的前四项构造而成，这在很大程度上限制了高次曲线的种类，为此提出了以高次曲线的前五项作为研究对象，通过对高次曲线的系数进行组合编码，得到了5种编码序列的高次曲线。利用所建立的变截面齿厚计算模型，研究了不同系数对变截面涡旋型线齿厚变化规律的影响，与此同时，又引入了吸气腔容积、压缩比和高次曲线的泄漏线长度3个性能指标，对5种编码序列的高次曲线作了性能分析。研究表明：高次曲线的系数越靠前，对涡旋压缩机的齿厚及其性能的影响越大，其中编码序列为C₀₁₂₃的高次曲线有最大的吸气容积和压缩比，同时其泄漏线长度也最长。该研究丰富了现有高次曲线的种类，也为高次曲线的优选提供了一种新的方法和思路。
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  偏心距和偏心角对双吸泵径向力影响的数值分析

  朱荣生, 李扬, 王秀礼, 王海彬

  流体机械. 2019, 47(3): 20-25,78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.004

  摘要 ( 156 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  为了研究双吸泵所受径向力，采用RNG k-ε湍流模型分别对原型双吸泵和重心偏移后的双吸泵进行数值模拟。通过模拟分别得出了原型双吸泵和不同偏心距和偏心角度下双吸泵外特性、中心截面以及作用在叶轮上的径向力特征，将其进行互相对比分析。研究结果表明：设计工况下，4种偏心距和4种偏心角度的扬程上下浮动范围在0%~0.5%，效率降低范围在0.08%~1.18%，小流量工况和设计工况下，偏心距越大，径向力变化越明显，越接近设计工况时，叶轮所受径向力越小；特别地，0.8Q_d，ω=180°时，F_d=2 > F_d=6 > F_d=8，在ω=180°，d=4 mm时径向力出现较大范围波动。径向力较为理想的几点为：0.8Q_d下，ω=0°、1.0Q_d下，ω=270°和1.2Q_d下，ω=0°和ω=270°；通过对比设计工况下原型泵和偏心泵试验结果，表明本文所用数值计算方法及三维模型可靠性较高，进行径向力分析具有一定可信度。。
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  基于COMSOL的高温双端面机械密封热力耦合分析

  王永乐, 刘杰, 李凤成, 吴兆山, 李香, 吴萍

  流体机械. 2019, 47(3): 26-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.005

  摘要 ( 178 ) PDF全文 ( 17 )   可视化   收藏

  针对输送高温气体介质的大轴径风机所采用的液体润滑双端面机械密封开展热力耦合分析研究，具有重要的工程实际意义。将动静密封环视为一体并采用参数化扫描功能对密封结构参数进行优化分析。研究表明：在高温、低压工况下，高温介质热传导对介质侧密封温度场的影响占主导；对介质侧的密封结构设计，不仅要从减少端面产热的角度出发，而且要对密封环进行有效地冷却降温。
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  基于CFD和多目标算法的离心叶轮参数优化

  李星峰, 尹湘云, 殷国富

  流体机械. 2019, 47(3): 31-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.006

  摘要 ( 298 ) PDF全文 ( 33 )   可视化   收藏

  为了研究叶片出口安装角和叶片数对叶轮气动性能优化的影响，对某离心压缩机叶轮建立理论数值模型，利用多目标遗传算法对模型寻优。对优化的结果圆整处理后进行参数化建模，并通过CFD数值仿真对优化结果进行验证。最终叶轮在设计工况点压缩比提高3.57%，等熵效率提高0.79%，叶轮整体情况得到改善，可为离心压缩机叶轮的优化设计提供参考。
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  某冷却系统用三通调节阀内部湍流动能和耗散率分析

  章茂森, 李忠, 靳淑军, 陶国庆, 范宜霖

  流体机械. 2019, 47(3): 37-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.007

  摘要 ( 170 ) PDF全文 ( 13 )   可视化   收藏

  为研究三通调节阀阀芯节流锥面对内部介质的流动影响，采用CFD软件对阀门内部湍流进行了三维数值模拟，探讨了典型工况下，阀芯节流锥面对阀门内部湍流动能和湍流耗散率的影响，分析发现节流锥面可大幅度降低上阀座在大开度范围内、下阀座在小开度范围内的湍流动能和耗散率，二者降幅达30%以上。所以，阀芯节流锥面可显著降低阀门内部湍流动能的损失以及湍流耗散率的扩散，有利于流动的稳定性和节能性。
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  离心叶轮叶型参数化设计研究

  左盼, 李孝检, 刘正先

  流体机械. 2019, 47(3): 42-47,36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.008

  摘要 ( 434 ) PDF全文 ( 50 )   可视化   收藏

  基于最大流量设计原则，建立离心叶轮的基本结构与气动参数；采用子午型线设计、叶片中弧线设计和叶片厚度设计方法获得叶轮叶型的三维参数。以Eckardt叶轮为基准对象，在保证原设计点性能的前提下对叶轮实施了全新参数化设计，并采用数值计算方法对新叶轮进行三维模拟，通过与原叶轮的性能对比验证了本文参数化设计的有效性。
应用技术
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  TSA和PSA在高压空气干燥中的组合研究

  程安生, 钱经亮, 李奇, 程宏杰

  流体机械. 2019, 47(3): 48-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.009

  摘要 ( 178 ) PDF全文 ( 11 )   可视化   收藏

  在高压空气干燥中，变压吸附由于焦耳-汤姆逊效应干燥效果较差，同时再生气能耗高；变温吸附存在投资较大，能耗较高等缺点。为克服变温吸附和变压吸附的缺点，充分利用二者的优点，同时考虑到干燥装置能耗与压缩机能耗的比例，本文选择变温吸附和变压吸附组合应用的方式，试验结果表明，该方式干燥效果好、技术经济综合指标高，达到了高效、节能降耗的目的。
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  长叶片扩压器稠度对气动性能影响研究

  赵悦, 刘正先, 赵明

  流体机械. 2019, 47(3): 52-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.010

  摘要 ( 158 ) PDF全文 ( 13 )   可视化   收藏

  以某离心压缩机为研究对象，通过改变长叶片扩压器的叶片数和叶片弦长2种方式对叶片稠度进行改变，利用数值模拟方法，以最大效率和稳定工作范围为判断依据，结合特性曲线，针对长叶片扩压器稠度的变化范围，分析了长叶片稠度的改变对离心压缩机气动性能的影响。得出如下结论：针对长叶片扩压器，不同于传统对扩压器最优稠度的选择，扩压器的稠度值在1.203 3附近时离心压缩机能达到较高的等熵效率和压比，同时具有较宽的稳定工作范围。
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  主泵轴封应急注入水系统技术现状与应用分析

  陈兴江, 张翊勋, 丛国辉, 罗志远

  流体机械. 2019, 47(3): 58-62,12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.011

  摘要 ( 124 ) PDF全文 ( 14 )   可视化   收藏

  介绍了核电厂主泵流体静压轴封组件和流体动压轴封组件的结构特点及工作原理，基于不同类型应急轴封注入水系统的设计方案和运行特性，分析了轴封应急注入水系统设计方案对不同类型轴封组件的适应性。结果表明，内置热交换器应急注入水系统设计方案适用于不同类型的流体动压轴封组件和流体静压轴封组件，外置高压冷却器应急注入水系统设计方案适用于流体动压轴封组件和设置有能动式停车密封的流体静压轴封组件。
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  基于树莓派的卧螺离心机污水处理装置电控系统

  徐昌红, 潘芝渭, 林录云

  流体机械. 2019, 47(3): 63-64,57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.012

  摘要 ( 107 ) PDF全文 ( 11 )   可视化   收藏

  树莓派GPIO扩展RS485/GPIO模块，借助Modbus协议和变频器进行双向通讯，控制污水处理装置。本文介绍了基于树莓派的卧离心机污水处理装置的电控系统的设计；该电控系统不但实现了传统PLC控制系统所具有的全部功能，还能实现物联网功能，且总体成本大幅下降。
制冷空调
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  家用废热回收式热泵热水装置的性能试验

  范秀颂, 许树学, 马国远, 邵月月

  流体机械. 2019, 47(3): 65-68,74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.013

  摘要 ( 105 ) PDF全文 ( 12 )   可视化   收藏

  为回收家庭淋浴废水中的热量，提高能源利用率，提出了一种带废热回收的新型热泵热水循环原理。采用额定功率为1.5 kW（2HP）的压缩机搭建了实验台，研究装置的进水温度、出水量、制热量、制热COP等参数的变化规律。试验结果显示，在进水温度10~16℃时，出水温度达到36~46℃，系统制热量输出稳定；制热量可达到7 kW左右，制热COP最高可达7。
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  触地建筑地面对室内热环境影响实测研究

  王丽慧, 刘俊, 刘俊豪, 宋洁, 郑懿

  流体机械. 2019, 47(3): 69-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.014

  摘要 ( 121 ) PDF全文 ( 12 )   可视化   收藏

  以某实训中心厂房为研究对象，对室外空气温度、室内空气温度、壁面温度、地面温度和地面热流密度进行了为期8个月的实测，主要分析了地面热流密度对室内空气热环境维稳作用。测试结果表明，地面热流密度曲线的变化趋势与室外空气温度变化方向相反以减少室外温度对室内热环境的影响。当室外空气温度骤变时，土体热流密度峰值会增加到日平均值的2.8~6.2倍，使得室内空气温度变化仅为室外空气温度变化的22.1%~54.1%，体现出触地建筑地面土体强大的蓄放热能力。相关研究结果为掌握触地建筑室内热环境变化规律和土体蓄放热潜力的充分利用服务。
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  间接蒸发冷却器二次空气的试验研究

  李晗, 吕建, 孟丹东, 郭春梅, 马雪健, 许继祥

  流体机械. 2019, 47(3): 75-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.015

  摘要 ( 113 ) PDF全文 ( 14 )   可视化   收藏

  通过搭建可视化的间接蒸发冷却试验系统，研究了无冷凝、部分冷凝、全冷凝条件下新风温湿度和风量对间接蒸发冷却器二次空气的影响。试验结果显示，冷凝可以有效地抑制二次空气的温降，增加二次空气的含湿量；在全冷凝条件下新风温湿度过高则会出现二次空气温升。另外，冷凝条件下新风风量对二次空气温湿度影响较小。
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  基于神经网络模型的自然通风逆流湿式冷却塔热力性能研究

  宋嘉梁, 阮圣奇, 陈永东, 吴晓红, 李翔

  流体机械. 2019, 47(3): 79-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.016

  摘要 ( 116 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  冷却塔是热力发电厂中重要的冷端设备。人工神经网络是研究冷却塔热力性能的一个重要方法，然而目前关于自然通风逆流湿式冷却塔热力特性的神经网络相关研究还不够充分。本文基于电厂领域36座自然通风逆流湿式冷却塔的实测热力数据，使用BP神经网络模型，对冷却塔的出塔水温、冷却数、蒸发损失水率进行预测研究。结果表明利用BP神经网络可以对冷却塔的热力性能进行较好的预测，出塔水温、冷却数、蒸发损失水率的预测均方误差以及平均相对误差分别为0.278、0.076、0.003和1.565%、18.153%、3.599%。研究结果对电厂冷却塔的热力设计及运行监测具有重要的参考价值。
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  基于场协同理论的高温热管散热模拟分析

  于萍, 耿伟轩, 邵园园, 郭华锋

  流体机械. 2019, 47(3): 84-88,51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.03.017

  摘要 ( 151 ) PDF全文 ( 12 )   可视化   收藏

  为了提高碟式太阳能热发电系统的高温热管的散热特性，根据场协同理论，利用变分法构造拉格朗日函数，从而求出附加体积力的动量方程，采用数值模拟的方法研究了纵向涡流强度和进口流体雷诺数对水夹套管内对流换热和阻力特征的影响，提出了流场优化强化换热的方法。研究发现基于场协同理论纵向涡流可以明显强化水夹套管内的对流换热，但同时流体流动阻力也随之增大，并且流动阻力的增加幅度要小于对流换热增强的幅度；纵向涡流强度越大，进口流体雷诺数越大，流体具有更为优良的综合强化换热特征。