2020年, 第48卷, 第9期　
刊出日期：2020-09-30

  

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试验研究
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  布液器入口参数对竖直管外降膜流动特性的影响

  张天娇, 马良栋, 张吉礼, 张继谊

  流体机械. 2020, 48(9): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.001

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  布液器是实现液体降膜的关键部件，为了改善竖直管外降膜的布液效果，试验研究了布液器上方静液柱高度及布液器与布液管间环隙间距对降膜流量、雷诺数、流量系数以及液膜厚度的影响。通过研究发现：降膜流量和雷诺数随着环隙间距的增大呈线性趋势增加，但受静液柱高度影响较小，为了避免换热管外有“干斑”出现，降膜雷诺数应保证在1 000以上，同时布液器环隙间距不应小于0.5 mm；流量系数随着环隙间距的增加而增大并趋于稳定，但随着静液柱高度的增大，流量系数却有所下降，表明静液柱高度的增加会增大布液器出口的局部阻力，不利于布液；布液器出口处液膜厚度与布液器环隙间距直接相关，环隙间距越大，出口处膜厚越大；而布液器出口到液膜流动稳定这一过渡段内液膜厚度是逐渐减薄的，且随着环隙间距的增大膜厚变化幅度也逐渐变大；此外，布液器出口处的波动强度不受布液器入口参数变化的影响。
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  涡旋压缩机零部件振动贡献的试验研究

  刘利波, 武涛

  流体机械. 2020, 48(9): 6-11,64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.002

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  振动是涡旋压缩机常见的故障特征，它将影响到整机的工作性能。为了研究涡旋压缩机主要零部件对整机的振动贡献率，将涡旋压缩机系统简化为多输入单输出模型，建立了涡旋压缩机振动测试试验系统，开展了振动采集信号的时域和频域分析，依据层次分析法建立了信号互功率谱和偏相干函数的判断矩阵赋值规则，最终获得了主要零部件对整机的振动贡献比值。结果表明，转子系统动平衡是引发整机振动的主要来源，传动轴主轴承位置振动贡献比值最大，可以将该位置作为整机振动的敏感测量点。这将为涡旋压缩机的振动监测与故障诊断提供有益参考。
设计计算
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  变截面无油涡旋压缩机轴向间隙泄漏模型的研究

  王建吉, 刘涛, 胡天林

  流体机械. 2020, 48(9): 12-17,43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.003

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  为定量研究变截面无油涡旋压缩机轴向间隙泄漏，基于等熵层流流动理论，建立了变截面涡旋压缩机在任意主轴转角时轴向间隙泄漏量的计算模型。通过求解该模型，分析了泄漏量与泄漏线长度、涡旋齿齿厚、工作腔容积、腔体温度之间的数值关系，得出基圆半径、轴向间隙对泄漏量影响的变化规律。为了验证计算模型的准确性，利用FLUENT软件对涡旋压缩机的工作过程进行仿真模拟，得出泄漏气体的速度、密度，并计算出轴向间隙平均泄漏流量，将模拟结果和理论计算结果进行了对比。结果表明：2种方法所得到的泄漏量变化趋势基本一致，该研究为新型线涡旋压缩机涡旋盘的加工、装配和密封提供理论参考提供理论参考。
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  不同间距比下错列双平板绕流流场的PIV测量与POD分析

  高波, 陈来祚, 苟文波, 倪丹, 张雨琪

  流体机械. 2020, 48(9): 18-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.004

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  运用粒子成像测速技术（PIV），在水洞中对亚临界雷诺数Re_D=1×10⁴时错列双平板绕流进行了测量，探索平板间距对绕流流场结构的影响。应用本征正交分解（POD）方法对绕流流场结构进行模态分解，提取流场相干结构。结果表明：前4阶模态形态是流场中最主要的相干结构；流向间距T与法向间距H对错列平板绕流流场结构影响显著，随着平板间间距变化，错列平板绕流可分为间隙射流干涉、剪切层和尾流共同干涉、剪切层干涉3种模式。流向间距T/D=0、法向间距H/D=1时，平板间出现很强间隙射流结构，受间隙射流影响，上游平板剪切层与下游平板下表面剪切层包络混合，形成类似“单钝体”流动结构。
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  组合式滤筒脉冲反吹清灰过程的数值模拟研究

  祝叶, 左丹, 杨晓光, 鄢恒飞, 龙新平, 季斌

  流体机械. 2020, 48(9): 23-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.005

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  滤筒除尘器的关键技术是清灰技术，清灰效果关系到滤筒除尘器的效率、滤筒使用寿命及运行经济效益等各项指标，因此对滤筒除尘器的清灰性能研究具有重要意义。本文利用FLUENT软件，对2种不同喷嘴型式的组合式滤筒进行了脉冲反吹清灰过程的数值模拟，分析不同喷嘴模型下滤筒内的速度场以及压力场，从固定监测点和沿流向2个方向探究不同模型清灰时滤筒侧壁的压差峰值和压差峰值到达时间情况，以及不同喷嘴型式对滤筒清灰性能的影响。结果表明无散射器拉法尔喷嘴对组合式滤筒清灰效果比带散射器拉法尔喷嘴好，散射器的作用虽然对上滤筒清灰效果有明显改善，但对于下滤筒清灰效果较差。本文成果可为解决组合式滤筒清灰问题提供指导作用。
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  柱塞式调节阀壁面粗糙度对流量系数影响的数值模拟研究

  王洪申, 张家振, 陈杰

  流体机械. 2020, 48(9): 29-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.006

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  以通径为50 mm的柱塞式调节阀为研究对象，通过改变壁面粗糙度，并通过CFD软件Ansys Fluent对仿真模型进行流量系数的稳态研究，得到了流量系数随相对开度和壁面粗糙度的变化关系。将数值仿真结果与理论结果和试验结果作对比，仿真结果与理论曲线的变化趋势一致，可以得出该阀门符合等百分比的流量特性；仿真结果与试验结果比较，发现在小开度和大开度时误差较大，整体上吻合度较高。分析壁面粗糙度为0，100，200和300 μm的流量系数，可以得出在小开度和大开度时，粗糙度对流量系数的影响较大，这为调节阀制定合理的调节范围奠定了理论基础。
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  井下油水膜分离器设计与仿真分析

  钟功祥, 谢锐, 严鹏, 邹迪

  流体机械. 2020, 48(9): 35-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.007

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  随着石油开采进入中后期，油井含水率逐渐增加，井下油水分离系统的研究变得越发重要，油水分离器是井下油水分离系统的核心所在，对其进行设计研究对石油开采工程有着积极作用。文章结合水力旋流原理及超亲水油水分离膜材料，对常规液-液水力旋流器进行结构改造，提出基于膜分离的井下油水分离器方案，并完成了相关尺寸设计计算，同时建立相关模型进行仿真分析，通过与常规旋流器的内部速度场、压力场、油水分布规律进行对比以及相关样机实验与仿真结果的对比分析验证了该方案的可行性。
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  温度可调型高温高压蒸汽疏水阀的研制

  魏红, 马顺海, 邹清远

  流体机械. 2020, 48(9): 44-49,57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.008

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  介绍了一种温度可调型双金属片式高温高压蒸汽疏水阀的结构、工作原理、调整间隙及工作状态的分析。通过研制试验、鉴定型式试验、工业应用表明，温度可调型高温高压蒸汽疏水阀的性能满足蒸汽疏水阀技术条件国际标准和规范，主要性能和技术指标达到了国际上同类阀门的水平。
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  高速深冷介质动压密封液膜汽化相变性能分析

  冯瑞鹏, 马润梅, 宋仁龙, 李双喜, 张志慧

  流体机械. 2020, 48(9): 50-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.009

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  动压密封端面间液膜发生汽化相变，直接改变了端面间的流体润滑方式，对密封的稳定性产生重要影响。建立了液膜汽化相变数值计算模型，研究了不同工况和结构参数对液膜汽化相变程度和区域的影响，分析了液膜汽化相变后密封性能的变化规律。结果表明：工况和结构参数对液膜的汽化相变有着不同程度的影响，随着转速、压力和槽深的增加，液膜的汽化相变被抑制。当转速高于3×10⁴ r/min、压力高于0.6 MPa、螺旋角大于20°、槽深大于7 μm时，液膜会发生逆汽化现象。液膜的汽化相变对密封性能产生直接的影响。合理选择密封结构参数，可有效利用和控制相变，提高密封性能。
应用技术
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  黏度对混输泵内气相分布规律的影响

  张钊, 史广泰, 刘宗库, 于昕海

  流体机械. 2020, 48(9): 58-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.010

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  为了深入探究液相黏度对混输泵内气相分布规律的影响，基于两相流模型和标准的k-ε湍流模型，本文利用FLUENT软件以3种不同黏度的液体为液相介质对三级轴流螺旋式油气混输泵在设计工况、入口含气率30%条件下进行数值计算，总结了液相黏度对混输泵内气相分布规律的影响。结果表明：黏度越小对叶轮内和首级动叶轮叶片上气体分布影响越大，且当介质为重质油时混输泵内轴向方向上的气相体积分数基本保持不变。另外黏度对首级动叶轮叶片进口附近的气相体积分数的影响也较大。研究结果可为增强混输泵输送效率和水力稳定性提供参考。
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  基于人工智能的往复式压缩机故障诊断研究综述

  刘华敏, 吕倩, 余小玲, 叶君超, 杨长华, 万辰咏

  流体机械. 2020, 48(9): 65-70,82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.011

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  往复式压缩机因其机构和运动复杂导致其故障形式繁多，给人工的诊断过程带来了困难。本文较为全面地综述了人工智能用于故障诊断的现状和发展趋势，分析了各种人工智能技术的特点及适用性，提出了今后往复式压缩机故障诊断和人工智能方法结合的发展方向。对于压缩机人工智能诊断方法选择，促进压缩机智能化发展有重要意义。
制冷空调
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  浦东机场能源中心水蓄冷系统设计与性能分析

  史杰, 郭恒超, 常晟, 董正峰, 邵双全, 郑竺凌

  流体机械. 2020, 48(9): 71-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.012

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  基于上海浦东机场1号能源中心的冷负荷及当地的分时电价政策，对比分析了冰蓄冷、冰浆蓄冷和水蓄冷系统并优选了水蓄冷系统作为蓄能方案。优化了水蓄冷系统和运行控制方案，分析了最大负荷日、部分负荷日和小负荷日的水蓄冷系统运行情况，验证了水蓄冷方案的可行性。并进一步开展了经济性分析，全年供冷运行费用从1 039.8万降为506.4万，降低了51.3%。以上结果表明水蓄冷系统具有良好的“削峰填谷”作用和降低供冷电费的效果。
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  并联压缩机组制冷系统性能试验分析

  申道明, 桂超, 夏锦红, 薛松涛

  流体机械. 2020, 48(9): 77-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.013

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  基于并联式压缩机组水冷式测试台，对压缩机不同开启状态下，蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸排气压比等工况条件对系统性能的影响规律进行分析，选用制冷量、COP、压缩机功耗、制冷剂流量作为机组性能衡量指标。试验结果显示：系统制冷量和COP均随蒸发温度的降低、冷凝温度的升高、压比的增加而减小，制冷剂流量随蒸发温度的升高、冷凝温度的降低、压比的增加而增大；压缩机功耗随着冷凝温度的升高、压比的增加而升高，但其受蒸发温度的影响并不大；最后基于试验数据，使用蒸发温度、冷凝温度对制冷剂流量、压缩机功耗的预测模型进行拟合，预测模型可实现对系统参数的高精度预测，其预测平均误差在±10%以内。
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  四种不同流程布置的风冷式冷凝器的试验研究

  臧润清, 周会芳, 张晨旭

  流体机械. 2020, 48(9): 83-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-0329.2020.09.014

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  为了研究大型风冷式冷凝器不同流程布置送风条件对换热性能的影响，分别对不同迎面风速、不同迎风温度时的冷凝器换热量、制冷剂压降、相区长度进行了分析，结果表明：较低的迎面风速下增加合流点次数使两相区换热管长度增加，具有较高的制冷剂侧对流换热系数；在较低的迎风温度下，换热量随制冷剂合流次数的增加而增大；在较高的迎风温度下，换热量随制冷剂合流次数的增加而减小；T_ai=25℃，管内制冷剂在相对长度等于0.74的位置已经进入过冷区，T_ai=33℃时流程布置d的所有制冷剂合流点都处于两相区，导致合流之后制冷剂同时存在较大的压力梯度和较大的质量流速，使得制冷剂两相区饱和温度急剧下降至低于空气侧平均温度的温度区域。