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期刊信息/Journal information
排灌机械工程学报
中国农业机械学会排灌机械分会；江苏大学流体机械工程技术研究中心
排灌机械工程学报

中国农业机械学会排灌机械分会；江苏大学流体机械工程技术研究中心

袁寿其

月刊

1674-8530

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0511-84493098

212003

江苏省镇江市梦溪园巷30号

排灌机械工程学报/Journal Journal of Drainage and Irrigation Machinery EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由中国农业机械学会排灌机械学会和江苏大学流体机械工程技术研究中心共同主办的科技期刊，是中国科技类核心期刊、中国科技论文引文统计分析数据库来源期刊、中国期刊全文数据库（CJFD）全文收录期刊、中国学术期刊综合评价数据库（CAJCED）统计源期刊。主要报道党和国家有关排灌行业的方针政策、最新标准；报道排灌机械行业的新产品、新工艺及工程设计的新论点、新发明及具有研究意义的前沿课题；报道排灌机械行业的新产品、新工艺，报道机电排灌站新建、改造、管理等的新思路、新办法；并为各类企事业单位承办单位形象及产品宣传。
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    小型堆核主泵内部流动特性数值计算

    李天斌郭喜安龙云
    433-439,455页
    查看更多>>摘要：为研究不同工况下小型堆核主泵内部流动情况，采用计算流体动力学(CFD)数值模拟与试验相结合的方法，选取4 种工况(0。6Qd，0。8Qd，1。0Qd 与 1。2Qd)进行内部流动特性分析，并选取具有典型意义的出口中心截面，以三维速度流线、速度分布云图、涡量分布云图等形式，对比考察了不同流量工况条件下泵内部流动规律及其变化趋势。通过分析叶轮与导叶之间的通道回转面压力、速度分布云图以及叶轮叶片与导叶叶片的叶片压力载荷曲线，解析了叶轮和导叶内部的流动分布和能量转换机制，从而为小型堆核主泵的水力优化设计提供直观认识。研究结果表明:在设计流量工况 1。0Qd 下，小型堆核主泵内部流线平顺稳定，叶片工作面与背面压力载荷较稳定;在小流量工况0。6Qd 和0。8Qd 下，叶轮叶片上高压区增大;在大流量工况 1。2Qd 运行时，泵内压力分布变化较大;试验结果与数值计算结果的一致性进一步验证了计算模型的准确性。研究结果不仅阐释了小型堆核主泵内部的流动特性，而且为小型堆核主泵的设计提供了一定的理论依据和应用指导。

    小型堆核主泵水动力特性内部流动数值计算试验

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    基于多目标遗传算法的屏蔽泵叶轮水力优化

    王建鹏覃永粼李德友王洪杰...
    440-447页
    查看更多>>摘要：为改善屏蔽泵叶轮综合水力性能，搭建了ANSYS-Workbench与iSIGHT联合优化平台，采用优化拉丁立方设计对叶片骨线、前后盖板及叶缘厚度等共 28 个备选参数进行敏感性分析。基于各参数对目标函数影响程度，确定叶片前盖板及骨线处等 9 个参数作为最终优化输入参数，选取Kriging代理模型与非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ对效率及扬程迭代寻优，最终依据不同权重分配给出 2 种叶片优化方案。通过数值模拟验证，优化方案 1 与方案 2 在额定工况下效率分别提升 1。98%和 2。83%，扬程分别提升 15。73 m和 13。39 m，运行区间水力外特性均有明显提升。研究结果表明:前盖板参数z3对效率及扬程影响最大，分别达到-18。99%与-30。10%;使用Kriging代理模型的预测精度最高，总误差E0值为 3。393%;在 0。83QBEP～1。12QBEP运行区间，方案 1 与方案 2 的扬程明显高于原方案，方案 1 在最优流量工况的优化效果最为显著，达 13。89%。

    屏蔽泵叶轮水力优化遗传算法Kriging代理模型水力特性

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    内回流槽结构对罗茨泵内部流动特性的影响

    邢文帅张帆赵菲菲宋佳龙...
    448-455页
    查看更多>>摘要：针对罗茨泵工作时排气口气体压力高、基元容积内压力低以及气体回流引起出口气流脉动大等问题，应用Pumplinx对MB7300 型罗茨泵进行全流场数值计算，通过Tecplot软件并采用Q准则对罗茨泵内流场涡结构进行定性分析，研究内回流槽厚度和角度 2 个关键参数对罗茨泵内部流动的影响规律，尤其对出口压力脉动和流量脉动的影响。研究结果表明:内回流槽结构对进口侧流态改善效果不明显，但可以很好地降低排气压力脉动、流量脉动以及排气段涡流，内回流槽厚度越大，角度越大，效果越明显;内回流槽厚度、角度增大过大时，转子与机壳之间间隙增大，泄漏量增多，排气量降低幅度大幅升高;内回流槽厚度和角度存在较为优选的组合，在有效降低压力和流量脉动的同时，可最大限度降低流量的损失，综合考虑流量和出口脉动性能时，内回流槽角度约为45°，厚度约为 7。5mm时组合效果较好;如果使出口流量不出现负值，内置回流槽的尺寸应选择角度45°～60°，厚度 7。5～10。0 mm。研究结果可为罗茨泵气流脉动和壳体结构优化设计提供一定依据。

    罗茨泵内回流槽气流脉动压力脉动涡流

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    基于可视化技术的叶轮外径对泵自吸特性的影响

    章慧妍牟介刚杨雪龙邹道杭...
    456-462页
    查看更多>>摘要：为清晰直观地研究自吸泵在不同叶轮外径下的自吸特性，基于可视化技术，搭建可视化试验台，使用高速摄像机记录并比较 5 种不同叶轮外径的自吸泵在试验过程中的自吸时间和自吸泵内部各区域的气液流动状态瞬态变化，并对自吸式离心泵的自吸特性进行研究。研究结果表明:可视化试验能够准确捕捉泵内气液两相流动，其流动状态是瞬态且清晰的，可以清楚揭示不同叶轮外径D2 对自吸泵在自吸过程中各个阶段气液两相流态的影响变化过程;叶轮外径改变影响其出口与隔舌的间隙，从而使泵内气液混合状态以及混合流体中气泡的特征发生变化，在一定范围(D2/160 为0。963～1。000)内，叶轮外径与自吸泵的自吸性能成正比，随着叶轮外径增大，泵内气液混合效率提高，自吸时间减短，自吸性能越好，反之，外径减小则泵的自吸性能越差;当叶轮外径减小到一定程度(D2/160 小于0。963)时，气液混合过程停滞，自吸泵无法进行自吸。

    自吸泵可视化技术叶轮外径自吸特性试验

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    端板对Savonius风力机启动性能的影响

    李岩邓晴月杨胜兵佟国强...
    463-469页
    查看更多>>摘要：为探究端板对Savonius风力机启动性能的影响，利用数值模拟和风洞试验相结合的方法对比研究了端板对两叶片、三叶片Savonius风力机在不同风速下的静态启动性能，并对流场进行了分析。结果表明:对于两叶片Savonius风力机，有端板风力机较无端板风力机平均启动力矩提升了 85。4%(u=8m/s)，且反向启动力矩小，但无端板风力机启动力矩波动范围较有端板风力机小;对于三叶片Savonius风力机，有端板风力机较无端板风力机平均启动力矩提升了 17。9%(u=8m/s)，但有端板风力机存在反向力矩，无端板风力机较有端板风力机整体力矩波动范围小且无反向启动力矩;端板的存在改变了叶片端部的流动情况和压力分布，叶片个数不同影响规律也不同。研究结果可以为Savonius风力机的结构设计提供参考。

    Savonius风力机端板风洞试验数值模拟启动性能

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    碳纤维全缠绕储氢气瓶快充过程温升机理分析

    欧晨希黄思杨刚
    470-476页
    查看更多>>摘要：碳纤维全缠绕储氢气瓶在国内已被大范围使用，气瓶的工作压力主要包括 35 MPa和 70 MPa，目前加氢站还没有一套科学合理的充气加压程序作为支撑，势必会导致气瓶在日后的充装过程中产生缺陷。综合国内外研究现状，对气瓶快速充装过程的温升机理展开研究，采取数值模拟方式，通过用户自定义功能扩充仿真计算模型，深入分析充装过程，探究不同容积、不同储存压力、不同充装时间的车用储氢气瓶在常温下快速充装过程中温度的变化规律，为今后加氢站及检验检测单位对充装工艺的优化提供理论依据。研究结果表明:气瓶容积越大，充装过程中的平均温度越低，但差异不具有统计学意义;气瓶储存压力越大，充装过程中的平均温度越高甚至局部超出85℃;气瓶充装时间越长，充装过程中的平均温度越低;瓶口采用线性升压方式加压充装的气瓶内平均压力也呈同规律线性增加。

    储氢气瓶快充线性升压温升

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    发电机轴承油槽密封结构对油雾泄漏的影响

    刘立军章志平胥千鑫张送校...
    477-483页
    查看更多>>摘要：大型水电站轴承油槽总是不可避免地发生油雾泄漏问题，改善密封结构通常是解决水电站轴承油槽甩油雾问题最简单有效的措施。为了降低油雾泄漏对发电机内部造成的污染，文中围绕某抽水蓄能电站发电机轴承油槽甩油雾问题，对油槽密封盖进行改型，并开展密封腔油雾多相流数值模拟研究。通过Mixture模型和SST k-ω模型解析了原密封结构和 2 种改进密封结构的流场分布特性，并评估了不同密封结构下的油雾泄漏情况。研究结果表明:相比于原设计模型，改进模型Ⅰ，Ⅱ的油雾泄漏量平均减少了 18。9%，88。6%，改进模型Ⅱ抑制油雾效果最为显著;高压气体的注入会破坏密封腔原有的环形涡流，从而抑制油雾逸出;对于下部密封腔而言，提高进口压力，减小进口流速都有助于改善密封性能。文中的研究可为油槽密封改良以及轴承油雾泄漏控制措施提供一定的参考，提升电站的经济效益以及运行的安全稳定性。

    抽水蓄能电站轴承油槽油雾泄漏密封结构优化Mixture模型

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    明渠模型预测控制快速优化计算方法

    李汉元张召雷晓辉王浩...
    484-490页
    查看更多>>摘要：针对基于圣维南方程使用启发式算法进行渠道预测控制时，现有优化计算方法生成调控方案时间过长、无法满足实时控制需求的问题，提出了一种基于多目标优化算法的快速优化方法。以一处试验渠道的数值模型作为控制对象，应用此方法构建了预测控制模型以生成调控方案，并构建了一维水动力模型对调控方案进行验证。研究发现在闸门控制系统中，超出水位控制范围的最大值最小、超出水位控制范围的平均值最小、闸门动作次数最少、闸门开度总变化量最小4 个目标间能够相互诱导，加速优化计算过程 4 倍以上。在该试验渠道的流量计划调整工况中，验证了此种方法的有效性，将单次计算时间缩短至 1s内。验证效果表明，该方法在提高了水位控制效果的同时，能够减少由单独设置超出水位控制范围的最大值最小目标导致的非必要闸门调控，总计减少 69%的闸门调控次数。

    渠道水位控制预测控制多目标优化圣维南方程闸门自动控制

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    电站含不同装机容量机组导叶关闭规律

    王沁怡刘熠黄卫张健...
    491-496,540页
    查看更多>>摘要：扩建小容量生态机组是保证已建电站下游所需生态用水的有效方式之一。对于需要扩建机组的水电站，增设机组和原设机组选取的导叶关闭规律是否协调对于调节保证参数有着重要意义。基于特征线法建立了过渡过程仿真模型，探究设有不同装机容量机组水电站的导叶关闭规律组合，开展了新增生态小机组前后对电站调保参数影响的对比分析，并揭示了电站中机组装机容量对蜗壳压力的影响机理。结果表明:电站中原机组若沿用增设生态机组前的关闭规律，会导致蜗壳压力超出控制标准，因此应适当延长导叶关闭时间;机组装机容量越大，机组转速越小，蜗壳压力越大;电站设置不同装机容量(AABB)机组时，装机容量较小的机组A可直接采用电站全为该容量的方案(AAAA)的关闭规律，装机容量较大的机组B可参考电站全用较大装机方案(BBBB)的关闭规律。研究成果可为同类型水电站的导叶关闭规律选取提供参考。

    导叶关闭规律过渡过程装机容量调保参数生态机组

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    旋冲钻井技术研究现状与展望

    张诗达朱勇高强苏红...
    497-507页
    查看更多>>摘要：随着中国资源勘探开发面向深层、超深层发展以及对应急钻孔救援水平保障能力的更高需求，旋冲钻井技术成为高效钻井领域的研究热点。旋冲钻井技术相较于传统旋转钻井技术，具备硬岩地层钻进效率高、钻压调控灵活、黏滑振动强度低等优势，广泛应用于深海深地资源勘探开采、应急钻孔救援等领域，具有广阔的应用前景。现阶段，在复杂岩层以及多变工况等条件下，进一步提高旋冲钻进效率、降低成本成为深井、超深井钻井过程中面临的首要任务。文中首先介绍了旋冲钻井技术的基本概念及优势;其次，综述了液动和气动2 种冲击器的研制情况及结构特点;再次，讨论了高效破岩机制的研究进展和优化策略;从次，阐述了钻进效率关键影响因素方面的研究成果;最后，基于旋冲钻井技术研究成果和面临的挑战，对其未来研究方向进行了分析和展望。

    旋冲钻井动力方式钻进效率破岩机理高效破岩

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