2020年, 第48卷, 第2期　
刊出日期：2020-02-28

  

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试验研究
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  滚动活塞压缩机径向间隙泄漏特性试验研究

  李辛沫, 耿爱农, 罗耀鹏, 何洋

  流体机械. 2020, 48(2): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.001

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  利用自主设计的径向间隙等效装置模拟滚动活塞压缩机的径向泄漏通道，在此基础上研究了压缩机主轴转速、活塞径向间隙值、润滑油黏度、径向间隙油膜密封长度等因素对径向间隙工质泄漏特性的影响。利用气体收集装置对等效装置径向间隙泄漏的气体进行收集，同时用高速摄影记录下收集装置里气泡的动态变化过程，并通过图像处理技术获取气泡的面积，进而转换得到气体的泄漏量。试验表明：径向间隙处的气体泄漏量与转速、油膜密封角、润滑油黏度等因素存在着负相关的变化规律，其中气体泄漏量对转速和油膜密封角的变化表现较为敏感，而对润滑油黏度的变化则反应最小；另外，气体泄漏量与径向间隙值呈现明显正相关的关系。
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  ACP100核主泵四象限全特性模型试验研究

  黄滨, 武鹏, 刘祥松, 冯晓东, 杨帅, 吴大转

  流体机械. 2020, 48(2): 8-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.002

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  核主泵是核岛一回路系统的核心设备，决定着核电运转控制水循环的安全性和可靠性。300 MW以下的小型堆核主泵技术在国内尚属空白，ACP100核主泵的研制将有效支撑我国小型核反应堆技术的发展和推广。本文采用降转速测试方法对1：1的ACP100核主泵水力模型进行四象限全特性模型试验，测得泵工况性能指标满足设计；四象限曲线数据完整，为后续核主泵过渡过程和整体回路系统瞬态热工水力特性计算提供了有效数据。
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  基于自动化测控平台对外啮合齿轮泵的总效率研究

  田立勇, 郑跃鹏, 王慧

  流体机械. 2020, 48(2): 12-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.003

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  为了探索不同工况条件对外啮合齿轮泵总效率的影响，同时实现对齿轮泵工况条件的精确控制，对现有的手动加载试验台进行了信号采集，实现了加载试验台自动化测控的功能。通过大量的数据采集，绘制了齿轮泵总效率与转速、压力和温度之间的三维关系图。试验结果表明，压力对齿轮泵的总效率影响较大，压力从2.5 MPa增加到15 MPa时，总效率提高了将近40%。
设计计算
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  气提式污水泵布气装置的设计及优化

  宁海燕, 罗本福, 张明杰, 陈强, 王辉艳

  流体机械. 2020, 48(2): 17-21,35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.004

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  为提高气提式污水泵的提升性能，对其布气装置进行设计和优化，并通过大管径气提泵试验平台，对不同布气孔径和进气方式的布气装置进行对比试验。试验设计了3种布气孔径和布气面积的布气头部，在不同通气量下进行清水试验。试验发现，适当增大布气头孔径和降低布气速度，有利于提高气提泵的扬水能力。进一步，对相同布气孔径和数量，不同布气方式的两种布气装置进行污水试验，结果表明，在相同条件下扬水管侧壁布气方式的扬水量和效率显著提高，最大扬水量增长率可达到25.9%~30.2%。最后，对侧壁通气方式下，改变布气孔数的两种布气装置进行对比分析，得出布气装置的设计布气速度不宜过大。
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  考虑机构误差影响的动涡旋泄漏特性分析

  李超, 刘红燕, 张晓东, 崔德成, 王哓林

  流体机械. 2020, 48(2): 22-28,63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.005

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  以圆渐开线涡旋型线为研究对象，建立了涡旋压缩机的切向泄漏模型，根据型线的几何理论得出了切向泄漏间隙的数学表达式；依据涡旋压缩机工作原理、结构特点和机构学理论，将涡旋压缩机机构简化为一平行四连杆机构，计算并讨论了杆件的误差对切向泄漏间隙和泄漏量的影响。结果表明泄漏间隙和泄漏量的突变均易发生在曲轴转角为0°、180°和360°附近，且在转角为180°时泄漏间隙曲线存在瞬间正负突变转换，严重影响了压缩机的泄漏、磨损及稳定。由杆件误差引起泄漏率达到9%，因此机构误差对无油涡旋压缩机泄漏的影响不可忽视。
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  立式离心机制动装置设计及仿真

  邹克武, 韩彦龙, 孙占刚, 于建国, 洪红伦

  流体机械. 2020, 48(2): 29-31,52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.006

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  立式离心机是运用高速旋转离心原理实现固液分离的装置，本文按照设计要求设计了一套含制动装置、转鼓、转盘、主轴、电机、带传动装置、轴承等零部件的离心机装置。按照制动行程为17 mm左右、制动时间为12 s的设计要求，设计了含弹簧箱的柔性制动装置，并对弹簧箱中的碟形弹簧进行选择和计算。对所设计制动装置分别施加5，10，15，17.5 mm 4种制动行程后，进行离心机制动仿真。仿真结果表明，制动行程为17.5 mm时，可以保障离心机在12 s内停机。所设计立式离心机及制动装置能够满足各项设计要求。
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  抗气蚀串联多级节流控制阀设计研究

  耿圣陶, 徐滟, 明友, 陈凤官, 王渭, 余宏兵, 郝伟沙, 叶晓节

  流体机械. 2020, 48(2): 32-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.007

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  阀内介质压力合理分配和各级节流额定节流面积的确定，是抗气蚀串联多级节流控制阀的设计难点。以串联多级孔板为模型，本文提出一种介质压力分配方法，以高压差气蚀工况控制阀设计为实例，通过抗气蚀验算和对比分析，证明该方法可以有效抑制气蚀产生，且优于传统压力分配方法。同时，结合本文提出的各级额定节流面积的确定方法，可以精确地计算出各级额定节流面积，从而完成控制阀关键结构参数设计。
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  新叶形对旋风机噪声特性研究

  姜华, 李凤, 邵珅菲, 宫武旗

  流体机械. 2020, 48(2): 36-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.008

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  以C-4原始翼型为基础，设计正向对称双头尖和双头钝2种新叶形。计算研究3种叶形对旋风机正反风性能，设计工况噪声声压及其频谱特征。结果表明：3种叶形对旋风机正反风性能良好。双头钝叶形较原始翼型风机平均总声压值在进口降低2.2 dB，在出口降低4.27 dB；双头尖叶形声压值较原始翼型风机总声压略有增大。在两级叶轮叶片通过频率叠加频率附近区域，3种叶形噪声水平在整体频率范围内均最高，其中双头钝叶形噪声最低，声压值分别低于原始翼型和双头尖叶形约3，7 dB。
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  船用立式高压空压机振动分析与试验研究

  朱宝庆, 张志恒, 张成彦, 李小仨, 邢志胜, 谭跃进

  流体机械. 2020, 48(2): 43-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.009

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  分析了船用立式高压空压机的振动机理，对空压机的运动件进行优化设计。应用不同减震器与空压机组成振动系统，对各系统的整体振动、机脚振动、机座振动以及隔振装置的隔振效果进行测试。通过对比分析和改进试验实现了空压机与隔振装置的最佳耦合。可为同类设备的后续设计选型提供参考和帮助。
应用技术
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  不同吸入角度环形射流泵回流区域研究

  肖龙洲, 蔡标华, 胡洋

  流体机械. 2020, 48(2): 48-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.010

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  环形射流泵被吸流体流道相对通畅，但当流量比降低至临界流量比时，吸入室内会形成回流区域，该区域甚至会扩展至喉管内，对泵的性能及内部流动状态产生较大影响。本文通过数值仿真的方法，主要研究吸入角对回流的位置、尺寸及形成过程。随着流量比增加，回流尺寸不断减小，分离点不断远离喷嘴出口而再附点的位置几乎没有变化。当流量比增加至临界流量比时，回流会消失。通过对不同吸入角度回流区域发展过程进行比较发现，吸入室对回流存在限制和挤压的作用，进而导致临界流量比的变化。当吸入角度处于18°至25°之间时，吸入室对回流区域的抑制作用达到最佳，临界流量比达到最小。此时继续增大吸入角至30°，并不能有效的抑制回流的形成，反而会使回流扩展至喉管。
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  射流式离心泵气液两相流数值分析

  王维军, 李泰龙

  流体机械. 2020, 48(2): 53-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.011

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  射流式离心泵是一种特殊的流体机械，采用射流器与离心泵组合的方式设计，以牺牲一部分效率来提高离心泵抗空化性能，增大吸程。基于CFD技术，针对射流式离心泵进行了定常气液两相流数值求解。设定进口处气体的容积含气率分别为5%，10%，15%和20%，气泡直径为0.1 mm，在单相计算收敛后数值模拟了气液两相全流场。结果表明：当含气率0.05时，泵性能不会发生较明显的变化；喷嘴到叶轮进口20~90 mm之间液相速度大于气相速度，气液两相速度差为1~2 m/s；在喷嘴到叶轮进口90~150 mm之间时气相速度大于液相速度，两相最大速度差为4 m/s。
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  压缩机停机后干气密封损坏原因分析及对策

  张锡德, 陈伟, 陈小龙

  流体机械. 2020, 48(2): 58-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.012

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  合成气压缩机停机后低压缸两侧干气密封一级密封泄漏气流量出现异常，在盘车阶段一级密封泄漏流量逐步增大，盘车停后泄漏流量猛增，确认干气密封已损坏。经拆检确认了密封泄漏通道，发现一级密封动静环严重磨损、滑移直径处密封圈磨损并开裂。干气密封被工艺介质粉尘、颗粒所污染及盘车器长期运行是造成干气密封损坏的根本原因。分析认为增压单元投用、增压泵及时启动、缩短机组盘车时间、工艺气快速泄压、系统氮气质量和氮气压力稳定等因素对干气密封磨损及损坏有较大的影响。
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  安全阀冷热态整定压力偏差致因研究

  易怀旺, 张健, 官金塔, 于新海

  流体机械. 2020, 48(2): 64-68,73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.013

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  同一安全阀的整定压力试验结果会随着校验介质的不同而产生差异，造成这一现象的原因长期困扰着安全阀行业。本文建立了一种密封面孔隙内介质吸附的多尺度模型，指出狭缝内不同介质的吸附作用不同是冷热态整定压力偏差的主要成因。针对校验介质分别为压缩空气和饱和水蒸气的情况，利用经典密度泛函理论研究计算了不同介质在密封面的吸附作用。研究发现在密封面纳米尺度的楔形狭缝内，饱和蒸汽对壁面吸附力总要高于压缩空气，造成蒸汽安全阀的整定压力小于通过压缩空气所获得的整定压力，计算结果得到了试验验证。
制冷空调
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  上海地区燃气辅助太阳能组合系统冬季运行性能特性研究

  刘凯, 蔡颖玲

  流体机械. 2020, 48(2): 69-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.014

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  针对一种燃气辅助太阳能组合系统，测试并分析了太阳辐照强度对系统能效比及太阳能保证率的影响。试验表明：在阴天测试工况下太阳能保证率为0，系统能效比在间歇运行时达0.88，连续运行时达0.87；在晴天测试工况下，太阳能保证率达0.2以上时，系统能效比可升高至1.23；太阳能保证率达0.3以上时，系统能效比可升高至1.55；太阳能保证率达0.45以上时，系统能效比可升高至2.07。日平均太阳辐照强度低于200 W/m²时，集热系统开启会大幅降低系统能效比。
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  室内动态/稳态热环境下外围护结构热湿传递的差异分析

  杨兵, 曹双华, 余奉卓, 吕静

  流体机械. 2020, 48(2): 74-78,88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.015

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  通过WUFI系列软件对上海某典型房间进行建模，比较了室内动态热环境和稳态热环境下的空调负荷；并利用模拟计算的室内温湿度数据，对外围护结构热湿传递进行了模拟。模拟结果表明：动态热环境下通过墙体的湿流量比稳态工况小，空调负荷更低。
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  风冷冰箱蒸发器回风道除霜设计研究

  韩丽丽, 杨大海, 魏代同, 张守杰, 张月, 张升刚

  流体机械. 2020, 48(2): 79-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.016

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  为解决单系统风冷冰箱蒸发器结霜不均匀的问题，研究除霜加热器表面的温度分布，蒸发器结霜分布，风道最优风量以及回风道回风口设计与蒸发器内部流场分布的关系，设计出热量分布与结霜分布相一致的回风道的布置结构，使化霜时各处除霜同时完成。试验验证，改进后的结构除霜时间缩短28.6%，化霜引起的冷冻室温升降低22.5%。该研究成果丰富了冰箱的除霜设计方法，为风冷冰箱的除霜设计改善提供重要的设计参考。
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  空调末端产品空气侧和水侧性能测试结果平衡误差计算方法分析探讨

  戴世龙, 王思琴, 徐军, 柴增辉, 陆婷婷, 樊燕松

  流体机械. 2020, 48(2): 83-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.02.017

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  通过对3种空调末端标准规定的空气侧焓值法和水侧焓值法测试方法、以及二种测量平衡计算方法探讨，确定空调机组标准中规定的测量平衡误差的更合理计算方法，同时要求找出3个标准规定的空气焓值法计算方法的差异，提出现有标准的未来修订建议。