2019年, 第47卷, 第5期　
刊出日期：2019-05-30

  

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试验研究
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  运动副间隙对涡旋压缩机动力特性的影响

  彭斌, 方圆力

  流体机械. 2019, 47(5): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.001

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  为了研究无油涡旋压缩机传动系统的动力特性问题，对涡旋压缩机的传动系统模型进行了简单的分析，利用Solidworks建立了涡旋压缩机的三维模型，并根据其运动规律，将其嵌入Adams虚拟样机软件中，建立了涡旋压缩机传动系统的动力学模型，针对曲柄销和小曲拐与轴承之间运动副间隙的大小，进行了传动系统的动力学仿真，结果表明：曲柄销和小曲拐与轴承之间运动副间隙的大小对于涡旋压缩机传动系统的动力特性有着显著的影响。合理控制轴承装配间隙有利于提高涡旋压缩机的动力特性以延长其使用寿命。
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  水力与机械联合清洗管道技术研究

  许彦坤

  流体机械. 2019, 47(5): 7-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.002

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  为有效解决高结垢硬度管道清洗难题，重点针对水力与机械联合清洗管道技术，利用自主研制的超高压射流破岩装置，研究了压力、喷射角度、靶距等主要参数对射流破岩效果的影响规律；基于水力与机械联合清洗管道技术原理，设计了水力与机械联合清洗管道装置；研制出了专用的旋转式高压喷头，进行了参数优化设计，并完成了水力与机械联合清洗管道现场试验。结果表明，自主研制的水力与机械联合清洗管道装置可有效清洗管道内壁结垢物，清洗后管道内壁洁净。该技术为解决管壁高结垢硬度清理难题提供了可靠借鉴。
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  温度对小型涡轮泵转子临界转速影响研究

  张明根, 胡丽国, 郝小龙, 王志峰

  流体机械. 2019, 47(5): 13-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.003

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  为研究小型燃气涡轮转子工作期间转子轴向温差对转子的动力学特性的影响。利用workbench对转子进行瞬态热仿真，分析转子在工作期间的温度分布规律，并将温度分析结果施加至转子模型上，通过采用传递矩阵法，对温度场作用下涡轮转子的临界转速进行分析计算，结果表明，临界转速随温度的升高降低。轮盘的温度升高会引起第三阶临界转速下降，对一二阶影响很小；轴段的温升对前三阶临界转速都有降低的效应。
设计计算
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  基于气-热-固耦合的电动汽车变齿厚涡旋盘有限元分析

  李光鑫, 陈勇, 李银铭, 王毅, 徐茂航, 刘海

  流体机械. 2019, 47(5): 18-22,12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.004

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  为了更准确全面地研究变齿厚涡旋盘实际运转时的应力应变情况，以某型涡旋压缩机为例，根据变齿厚型线方程几何理论，计算排气时刻各工作腔的容积，确定吸、排气工作腔的气体压力载荷以及进、排气工作温度载荷。采用Creo曲线方程建立精确的变齿厚涡旋盘模型，基于有限元理论和气-热-固间接耦合法，分析在气体压力载荷、温度载荷以及接触力载荷综合作用下动涡旋盘齿的应力及应变，并对比分析了不同载荷对轴向、径向变形的影响规律。得出相比于温度载荷，在气-热载荷作用下，涡旋盘齿的应力增大1.03倍，变形量增大75%。接触力载荷对涡旋齿的应力、总变形影响甚微。受载荷分布影响，随着渐开线展开角的展开，涡旋齿总变形量逐渐减小。
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  陶瓷过滤器脉冲反吹系统数值模拟及其优化

  李海霞, 郝振东, 白雪

  流体机械. 2019, 47(5): 23-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.005

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  陶瓷过滤器脉冲反吹系统的结构是影响反吹效果的关键因素之一，本文采用GAMBIT软件对反吹系统进行结构化网格划分，利用计算流体动力学软件FLUENT对其流场进行数值模拟，模拟结果表明，反吹气体在滤管入口处分布不均匀。为了改善此状况，通过在管板上添加分流器改变系统结构来优化反吹过程，模拟发现，添加分流器能够使滤管入口处的气体分布不均匀性得到改善，而且使更多的高压气体进入滤管，从而优化反吹，延长滤管使用寿命。
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  球形止回阀关闭过程流固耦合特性研究

  赵云, 胡光忠, 文华斌, 邹亮, 纪博凯

  流体机械. 2019, 47(5): 28-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.006

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  针对现有球形止回阀在关闭过程中结构变形较大，采用FLUENT动网格技术与瞬态动力学进行联合仿真，建立球形止回阀三维模型，通过UDF函数对阀后突然停泵，阀芯关闭过程中管路应力应变情况进行分析。结果表明：阀门关闭后，由于水锤原因引起管道内压力升高，管道内的压力随着时间推移而向上游传播，并且随着传播距离的增加管道内压力值越来越小。在此基础上建立监测点对具体位置上材料的Von-mises应力变化分析，得到在阀门关闭初始时刻和即将闭合时刻的变形最大。
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  爪式真空泵三爪转子的几何理论与工作过程模拟

  赵峰, 魏蜀红, 王君, 杨舒然, 谷绘慧

  流体机械. 2019, 47(5): 33-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.007

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  爪式转子决定了爪式真空泵的工作性能。本文基于啮合理论，建立了直线-圆弧型三爪转子的几何模型，得到了其构建方法与型线的参数方程，并根据直线包络线的极限啮合位置分析了三爪转子的最大爪顶角。对三爪真空泵进行三维非定常数值模拟，分析了三爪真空泵的增压过程以及间隙处的泄漏情况。研究结果表明：由于内部泄漏三爪真空泵在气体等容输送过程中实现了混合增压，转子啮合间隙处的泄漏量最大。
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  旋风分离器矩形入口高宽比对流场及性能的影响研究

  袁惠新, 石斌磊, 付双成, 朱星茼, 贾俊贤

  流体机械. 2019, 47(5): 39-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.008

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  借助流体力学软件FLUENT，采用RSM雷诺应力模型，对直切双入口型旋风分离器进行了数值模拟，分析了矩形入口不同高宽比对旋风分离器内的气相流场、压力降和分离效率的影响。结果表明：在入口面积和处理量相同的情况下，随着入口高宽比的增加，切向速度先增大后减小，对轴向速度的影响不显著。压力降先增大后减小，受到湍流的影响，在入口高宽比为3.5处达到最大值。由于较高的切向速度和较低的湍流强度，入口高宽比为4.5时分离效率最高。
应用技术
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  井筒式泵装置双泵模型进水特性

  查智力, 刘超, 严天序, 黄佳卫

  流体机械. 2019, 47(5): 44-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.009

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  井筒式泵装置的双泵模型与单泵模型相比，能提供更大的抽排能力，在平时的运行或者维护中，2台泵可交替使用，可靠性较高。通过CFD软件对2种不同进水方向的井筒式泵装置双泵模型内部流动进行数值模拟，获得了泵装置内部三维流动特性，并预测了泵装置的性能。计算结果表明正向进水比侧向进水性能更好。通过分析速度云图和流线图，发现侧向进水时水流在整体上有顺时针旋转的态势，2台泵的进水状态有较大的区别。从喇叭管进口断面涡量云图中可以得到，涡量较高的区域主要是喇叭管下方，2个喇叭管下环形区域的涡量是由内到外逐渐增大，到超过喇叭管的范围外，又逐渐减小到0，而正向进水的环内一对漩涡以及侧向进水的环内单个漩涡，由外到内涡量逐渐增大。
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  固体颗粒对水力旋流器冲蚀磨损特性的影响

  王勇, 曾涛, 徐银香, 刘少北, 安均, 何雨, 肖祥万

  流体机械. 2019, 47(5): 50-55,6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.010

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  针对工业污水处理系统中水力旋流器壁面的冲蚀磨损问题，采用FLUENT软件中RSM模型和DPM模型模拟水力旋流器内液、固两相流的流动情况，并以Grant和Tabakoff碰撞模型求解器壁冲蚀磨损速率。研究了不同颗粒流速、粒径和质量流量条件下器壁冲蚀磨损规律以及最大冲蚀磨损位置。结果表明：旋流器壁面最大冲蚀磨损率随着颗粒流速的增大而呈指数递增，与质量流量呈正相关关系，但与颗粒粒径呈不完全线性增长关系；旋流器壁面冲蚀磨损率随着颗粒流速、粒径和质量流量的改变而不同，其中颗粒流速变化的影响最大、质量流量次之、粒径的影响最小；固体颗粒碰撞和磨削旋流器壁面而引起局部磨损，并且影响最大冲蚀磨损区域的出现位置。
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  提升高度对膜片式电磁阀性能的影响

  李忠, 章茂森, 靳淑军, 程红晖, 胡春艳, 雷艳

  流体机械. 2019, 47(5): 56-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.011

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  针对膜片式电磁阀内部结构复杂、实际工况多变现象，运用计算流体力学软件对其内部流场进行了数值模拟，研究了不同膜片提升高度下电磁阀内部流量、水头损失、压力和流速的变化规律。结果表明：电磁阀流量值随压差增大相应增大，呈抛物线变化趋势，但增长幅度逐渐减弱；水头损失随流速增大相应增大，呈二次函数变化趋势，且增长幅度逐渐明显；随提升高度设计值的增大，流量值增大，水头损失减小，100%提升高度下二者达到最大值，但压力波动程度和速度变化幅度逐渐减小，100%提升高度下二者达到最小值，研究结果对膜片式电磁阀的后续优化设计提供一定参考。
制冷空调
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  R32热泵示范系统运行性能的试验研究

  贾磊, 陈松, 黄磊, 何亚峰, 吴俊峰, 潘祖栋

  流体机械. 2019, 47(5): 61-64,60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.012

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  针对某医院示范改造项目应用R32空气源热泵系统的供暖运行性能开展试验研究，分析示范建筑的环境温度及室内温度变化情况，计算R32热泵系统的总制热量、总能耗和供暖季综合性能系数，并研究系统在低环境温度下的运行情况。结果表明，R32空气源热泵的供暖效果良好，整个供暖季的系统综合性能系数为2.91，室内平均温度达17.8℃，在环境温度为-12.5℃左右时，R32空气源热泵系统的供水温度约为41℃，平均系统能效为2.2。
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  双蒸发管组冷风机重力再循环供液的试验研究

  马燕, 臧润清, 张秋玉

  流体机械. 2019, 47(5): 65-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.013

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  针对以往重力再循环供液制冷系统的气液分离器放置冷库外部造成冷量损失的问题，设计了带有双蒸发管组冷风机且气液分离器放置内部的重力再循环制冷系统并与直接膨胀制冷系统进行了对比试验，研究不同库温和不同冷凝温度对两种制冷系统的制冷量，压缩机功率等参数影响。结果表明，重力再循环采用双蒸发管组冷风机后，在库温-20，-25，-30℃工况下，相对于直接膨胀制冷系统的性能系数增加8.81%，9.27%和10.51%，在冷凝温度20，30，35℃工况下，相对于直接膨胀式制冷系统的性能系数增加5%~10%，因此带有双蒸发管组冷风机的重力再循环在低温下运行更具有优势。
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  气动分置式斯特林制冷机冷热端狭缝换热器的优化设计

  陈曦, 张利锦, 朋文涛, 霍晴舟, 杨文量, 刘旭, 缪源, 蔡诗

  流体机械. 2019, 47(5): 70-73,69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.014

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  冷热端换热器的优化对于提高气动分置式斯特林制冷机的性能至关重要。本文利用SAGE软件对斯特林制冷机进行优化设计，研究了冷热端狭缝式换热器的狭缝宽度、狭缝数量和翅片厚度对制冷机性能的影响。模拟结果表明，适当减小热端换热器的狭缝宽度和数量，可以有效提高斯特林制冷机的性能，冷热端换热器都存在最优的狭缝宽度和数量，同时，冷端换热器没有热端换热器的优化潜力大。
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  制冷用水平管降膜蒸发器管束换热优化研究

  李红民

  流体机械. 2019, 47(5): 74-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.015

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  采用降膜蒸发技术的制冷用降膜蒸发器是各空调企业争相研究的新型制冷设备。本文采用分布参数法建立水平管降膜蒸发器管束换热模型，针对管束进行优化研究，研究表明：管程采用水平布置，在保证总布液量不变的前提下，加大第一管程区域的布液量同时减小相应值的第二管程布液量，合理调整布液量可改善整体换热状况；管程采用上下布置，在干涸现象严重区域进行补液，可有效改善干涸现象，并且补液量并非越大越好，在补液量增加到一定量时，整体换热效果达到最佳。本文的研究为水平管降膜蒸发器的设计提供理论指导，促进其在制冷空调领域的推广应用。
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  基于形貌优化的列车空调箱体轻量化分析

  王枫, 曹立达

  流体机械. 2019, 47(5): 79-83,38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.016

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  随着轨道列车速度的提升，对其轻量化的设计也提出了要求。空调箱体作为轨道列车空调机组的重要组成部分，是影响列车安全运行的重要因素之一。为了满足列车轻量化设计的要求，本文在满足强度要求的基础上对空调箱体进行轻量化设计。首先利用Ansys对空调箱体进行静强度分析，并根据空调箱体质量分布的特点，对箱体的压缩机底板和盖板在OptiStruct中进行形貌优化，对箱体侧板厚度进行尺寸优化，最后对优化后的模型进行疲劳强度校核。研究结果表明论文所提出的优化方案在满足疲劳强度要求的情况下质量降低了5.39%，实现了空调箱体轻量化的设计要求。论文的研究为列车空调箱体的结构优化设计提供参考，具有一定的实际应用价值。
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  基于吸收式制冷和除湿溶液再生的复合冷源系统

  孙方田, 赵昕宇, 髙军伟, 田安定, 张世钢

  流体机械. 2019, 47(5): 84-88,43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2019.05.017

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  结合吸收式热泵和溶液除湿技术特征，提出了基于吸收式制冷和除湿溶液再生的复合冷源系统。以中央空调常规冷源系统为比较基准，分析了新型复合冷源系统的年供冷性能系数、供冷成本和减排效益。案例分析结果表明，当输冷距离为5 km，废热价格为20元/GJ时，新型复合冷源系统的年供冷性能系数达23.9，供冷成本为115.6元/GJ。与常规冷源系统相比，新型复合冷源系统年供冷性能系数提高了175%，供冷成本降低了33%，年电耗量降低了77%，可实现深度利用工业废热，大幅降低电网夏季负荷压力。新型复合冷源技术为高效供冷和工业废热深度利用提供新思路。