2020年, 第48卷, 第8期　
刊出日期：2020-08-30

  

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试验研究
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  滑片式压缩机动态功耗测试及影响因素研究

  胡立志, 何泽银, 彭艳蓉, 柴红阳, 李德江, 刘红梅, 曹昱坤

  流体机械. 2020, 48(8): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.001

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  为降低滑片式压缩机整体动态功耗，自制并搭建压缩机动态功耗测试系统，提出通过动态参数测量的滑片式压缩机动态功耗预估方法，研究压缩机吸气压力、排气压力、压缩机动态扭矩等动态参数分布规律，进而分析压缩机动态扭矩影响因素。研究结果表明，出口压力对扭矩影响较进气压力大，压比对压缩机扭矩影响较小；随着转速增加，波动范围增大，但动态扭矩均值呈降低趋势；通过分析动态扭矩特征及影响因素，可合理控制动态扭矩波动，有效降低压缩机动态功耗。
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  液冷冷板散热翅片形状与排布研究

  李健, 萧维智, 葛鹰

  流体机械. 2020, 48(8): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.002

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  针对密集多热源电子设备发热量大散热困难的问题，设计了一种带翅片的液冷冷板。采用理论计算与ICEPAK热仿真结合的分析方法，研究了7种带有不同形状、不同排布方式的翅片的冷板，对冷板及冷板上热源的温度情况，冷板内流道中冷却液的流动情况进行分析，并通过试验的方法对仿真结果加以验证。研究表明：具有交错排列的菱形翅片冷板可以有效地防止冷板流道内形成流动边界层，破坏长距离流动形成“入口效应”，与其他形式翅片冷板相比具有更好的散热性能；随着冷却液流量的增加，交错排列菱形翅片冷板的散热性能优势更突出。
设计计算
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  涡旋压缩机多变压缩过程指数变化规律研究

  李超, 张晓东, 王海宏, 刘竞中

  流体机械. 2020, 48(8): 11-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.003

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  针对涡旋压缩机复杂工作条件下性能预测不准确的问题，基于变质量热力学和传热学原理，考虑实际泄漏和传热的影响，建立了适用于实际工况的多变压缩过程指数计算模型，并分别求解得到了涡旋压缩机工作过程中气体质量变化过程指数和传热过程指数的变化规律。计算结果表明，压缩过程中泄漏引起气体质量变化的过程指数与泄漏量成正相关，传热过程指数变化呈指数衰减规律，泄漏和传热综合影响的涡旋压缩机多变压缩过程指数总体呈先增大后减小的变化趋势，在一个完整的压缩循环过程中，压缩过程指数为一变值，压缩腔内气体质量的变化对过程指数的影响较大。
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  基于FLUENT的涡流管内部场的数值模拟及旋流流动分析

  何丽娟, 马文清, 孙尚志, 王淑旭

  流体机械. 2020, 48(8): 18-24,31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.004

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  以R41为工质对涡流管进行数值模拟，在最佳冷流率下分析了涡流管内部压力场、温度场以及流场的分布规律。模拟结果表明涡流管内部呈现明显的压力梯度和温度梯度及三维旋流流动状态，随着轴向距离的增加轴心区域压力逐渐增加而外缘区域压力逐渐减小，二者在轴向距离为60 mm后逐渐稳定为2.57 MPa；温度随着轴向距离的增加而增加，当轴向距离增加到50~60 mm时温度逐渐稳定在301 K左右；轴向速度方向存在明显的改变，并且随着轴向距离的增加转变程度逐渐降低，径向位置上随着压力差ΔP的增加轴向方向逐渐呈现逆流状态；切向速度随着轴向距离的增加逐渐减小，不同径向位置上切向速度随着压力的增加而增加。
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  三角形-椭圆复合微孔织构化机械端面密封性能的数值研究

  魏伟, 陈思, 章亦聪, 吴玉国, 王涛, 时礼平

  流体机械. 2020, 48(8): 25-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.005

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  通过构建三角形-椭圆复合微孔机械端面密封的几何模型；利用数值模拟的方法计算出三角形、椭圆及三角形-椭圆复合微孔织构化密封端面流场的压力分布；系统考察结构参数织构深度h_p、织构面积率S_p、三角形、椭圆微孔偏转角度α，β；工况参数密封间隙h₀、动环旋转速度n等对密封端面性能参数的影响。结果表明：当h_p=4~5 μm，三种织构化端面的承载力F、流体膜刚度K均能获得最大值、且泄漏量Q可以控制在较低水平；当h₀ < 4 μm时，三角形-椭圆复合织构化端面的承载力F、泄漏量Q、流体膜刚度K均优于其他2种单一微孔织构化端面；当α=15°、β=10°~20°时，三角形-椭圆复合微孔织构化密封端面具有最佳的综合密封性能。
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  阀片顶开位移对往复压缩机气量调节效果影响研究

  孙旭, 程贵健, 李强, 于铁男, 张进杰

  流体机械. 2020, 48(8): 32-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.006

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  由往复压缩机部分顶开进气阀的气量调节原理可知，排气量的调节是由进气阀延迟关闭时间决定的，回流过程中的气阀通流面积将影响往复压缩机气量调节的实际效果。基于满负荷往复式压缩机工作原理建立了气量调节工况下的单级往复压缩机工作循环模型，模拟了气阀不同顶开间隙对应通流面积不同时的往复压缩机回流过程，获得了压缩机气缸动态压力变化规律；根据执行机构液压原理，利用AMESim液压仿真平台建立了执行机构模型，模拟执行机构工作状态，获得了不同顶开位移下的执行机构撤回运动规律。本文研究成果为气量调节工况下的气阀通流面积优化选择奠定了基础。
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  3DG锅炉给水泵径向导叶的无驼峰设计与分析

  陈丽, 尤保健, 施亮, 芦洪钟, 张扬

  流体机械. 2020, 48(8): 38-41,46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.007

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  为设计某型号3DG锅炉给水泵的径向导叶，并研究径向导叶的进口冲角对扬程、效率等性能参数的影响，基于CFD技术对进口冲角分别取0°、2°、4°、5°、6°等不同角度时的流动机理和性能曲线进行了分析和研究，并对最优方案进行试验验证。结果表明：在径向导叶的进口冲角为5°时，流量-扬程性能曲线没有驼峰，由此可知通过改变径向导叶的进口冲角可以得出无驼峰的流量-扬程曲线。研究结果对锅炉给水泵及其他使用径向导叶的多级泵的设计和优化具有一定的参考和指导意义。
应用技术
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  转子泵流量脉动系数的通用模型研究

  李玉龙, 刘萍, 陈莹, 范钧, 李秀荣

  流体机械. 2020, 48(8): 42-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.008

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  为考察转子泵流量品质和建立流量脉动系数通用模型。基于凸转子共轭原理，依序由扫过面积法求解瞬时流量，由脉动因数的定义，建立流量脉动系数关于脉动因数的通用模型；再由转子型线统一的参数化坐标方程，建立脉动因数所需的瞬心半径及其法向角公式；由实例运算的分析结果，最终建立流量脉动系数关于转子形状系数的最简洁模型。结果表明：叶数和型线类型直接决定形状系数取值；最大脉动因数发生在共轭型线段的起点上，最小脉动因数≡ 2发生在位于节圆的终点上；同形状系数、不同叶数、不同型线类型的最大脉动因数相同，容积利用系数变化不大；形状系数为影响脉动系数的直接要素，形状系数越小，脉动系数越小。所述结论能为转子泵最优化设计提供理论基础。
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  基于深度学习算法的尿素泵体用铝型材表面瑕疵检测

  陈亮, 张浩舟, 燕浩

  流体机械. 2020, 48(8): 47-52,77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.009

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  尿素泵为机动车尾气后处理系统的核心设备，泵体材料一般为铝型材，在铝型材生产过程中，受工艺等因素的影响会产生各种瑕疵，影响铝型材的质量。传统人工检测，质检的效率和准确率难以满足生产需要。本文将深度学习算法引入到缺陷检测中，结合迁移学习原理，使用小批量数据集，利用改进的YOLO模型进行训练，预测铝型材表面瑕疵。试验结果显示，尽管在小批量训练的条件下，验证集mAP值为87.43%，仍取得了98.2%的准确率，比拟人工检测的准确率，并可以快速、准确的定位缺陷部位。此技术有望革新现有质检流程，自动完成质检任务，保证产品的质量；另外，基于深度学习算法表面缺陷检测方法，鲁棒性好，具有一定的普适性，可以推广到相关的其他应用领域。
制冷空调
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  3种除湿方式的对比试验研究

  马雪健, 郭春梅, 李胜英, 孟丹东, 董思航

  流体机械. 2020, 48(8): 53-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.010

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  提出了一种基于间接蒸发冷却内冷式液体除湿器（IPHE），并与绝热除湿器（APHE）的性能进行了比较。为了提高除湿性能，采用纳米二氧化钛改变内冷除湿器（WPHE）的润湿面积，之后比较分析了3种除湿方式中一次空气含湿量、流量和温度对除湿性能的影响。结果表明，与间接蒸发冷却内冷式液体除湿器（IPHE）相比，当分别改变一次空气含湿量、流量和温度时，绝热除湿器（APHE）的除湿量△M、板换效率e和传质系数h_p较早达到除湿极限。此外，与间接蒸发冷却内冷式液体除湿器（IPHE）相比，改变润湿面积后的内冷除湿器（WPHE）的除湿量△M、板换效率e和传质系数h_p分别提高了7%~20%，80%~120%和25%~52%。
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  双冷源新风除湿机与辐射板联合制冷运行特性测试研究

  曹振, 傅允准

  流体机械. 2020, 48(8): 59-64,70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.011

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  尽管国内外学者针对温湿度独立控制空调系统的研究很多，然而缺少对双冷源新风除湿机与辐射板联合制冷系统应用于会议室的运行特性的研究，为了研究该系统运行的具体特性，采用试验的方法研究了上海某会议室在该系统运行下室内温度场及其变化情况，除湿机性能以及辐射板内部和表面温度变化情况。试验主要通过温度传感器与温湿度自动记录仪器记录室内不同高度位置、除湿机送风口处及辐射板内部和表面的温度湿度数据，并对测得的数据整理分析。试验结果表明系统运行2 h后机组各项参数都能达到稳定，其中，除湿机送风口温度降到23℃，相对湿度降到40%，而室内温度降至26℃左右，相对湿度降至53%左右，基本满足室内设计参数要求，并且竖直方向最大温度梯度为0.5℃/m，表明室内温度分布均匀，研究同时还发现辐射板表面温度始终高于室内露点温度，辐射板表面不会发生结露现象。研究结果对双冷源新风除湿机与辐射板联合制冷系统供冷除湿效果的深入研究以及该系统在夏热冬冷地区的工程应用具有一定的参考价值。
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  基于CFD技术纺织空调送风口结构的优化设计

  王晓维, 汪虎明, 高杰, 钱付平, 夏强

  流体机械. 2020, 48(8): 65-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.012

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  为满足细络联联接的细纱机和络筒机各自所需的温湿度条件，本文采用一种通过调整送风口结构参数来精确控制送风方向及气流分布的定向送风口，利用CFD技术对不同送风口结构下的车间气流分布进行数值模拟，分析对比速度场、温度场及湿度场的分布特点。结果表明：当导流板角度一定时，整流格栅的通孔直径从10 mm增大至32 mm，工作区域的风量和温度分布更均匀，相对湿度可以满足各自工艺需求，但机器周围风速偏高。综合考虑确定通孔直径为30 mm时的送风口结构为最优结构，并试验验证。研究结果可以为纺织空调送风口结构的优化设计提供理论指导。
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  基于CFD的低温送风冷辐射吊顶空调系统设计研究

  冯劲梅, 唐斐骁, 朱倩翎

  流体机械. 2020, 48(8): 71-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.013

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  低温送风冷辐射吊顶技术在解决冷辐射吊顶易结露、新风不足和供冷能力有限等问题的同时可以实现建筑节能。本文以上海某办公室作为研究对象，建立三维数值模型，采用CFD软件FLUENT 2019 R1对办公室内的温度分布和空气流场进行数值模拟计算，分析低温送风角度对辐射供冷房间的热舒适性影响，模拟11℃和13℃的低温送风温度下，30°、45°、60°和75° 4种不同顶送风角度的室内温度场、速度场情况，同时对部分工况模拟结果进行试验验证，并根据试验结果进行有效风感温度（EDT）和空气分布特性指标（ADPI）的热舒适性计算。试验数据与模拟结果相符，模拟结果真实可靠。数值计算及试验论证表明，送风温度为13℃时，送风角度为75°时，低温送风冷辐射吊顶的室内热舒适性最佳。
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  分布式送风空调用多翼离心风机集流器的优化研究

  林金煌, 刘雷明, 邹云辉, 梁玉林

  流体机械. 2020, 48(8): 78-81,88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.014

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  通过对分布式送风空调用多翼离心风机进行CFD分析，对比了几种不同结构型式的集流器，并结合实际测试寻求对多翼离心风机的性能及噪声最佳优化方案的集流器型式。研究结果表明，不同集流器结构型式对多翼离心风机风量、噪声有较大影响。改变集流器的圆弧面导流结构，根据气流进入集流器后流动特性增加的集流器内侧扩口，能提升多翼离心风机风量2.3%；增大集流器内径，当集流器包围住叶片宽度的一半左右时风机风量最佳，即（叶轮外径-集流器内径）≈（叶轮外径-叶轮内径）/2时，多翼离心风机风量最佳；集流器增加内侧挡筋后，叶轮前端面与蜗壳间间隙泄漏量减少，风量提升10.7%，噪声降低1.2 dB。
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  蓄热型太阳能光伏光热组件与热泵一体化系统模拟研究

  曲明璐, 卢明琦, 宋小军, 唐雍博

  流体机械. 2020, 48(8): 82-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.08.015

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  针对蓄热水箱容积以及集热循环泵流量对蓄热型太阳能光伏光热组件与热泵一体化系统的整体能效有影响。建立了基于效率的系统整体性能指标，利用TRNSYS软件搭建了系统仿真模型，通过输入试验环境参数将模拟结果与试验结果进行了对比分析，发现试验数据和模拟数据的变化趋势基本一致。最后利用该仿真模型对系统进行了模拟研究。分别对蓄热水箱蓄水量为300，500，700 L时系统运行的整体效率进行计算，结果表明蓄热水箱容量为500 L时系统的运行效率最高。对集热循环水泵流量分别为0.9，1.1，1.3，1.5 m³/h时系统的运行状况进了模拟研究，得出集热循环水泵最佳流量为1.1 m³/h。