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| 1 | 低比转数离心泵的多目标优化设计显示文摘为了提高IS50-32-160低比转数离心泵在设计工况下的扬程和效率,采用数值模拟、试验设计、近似模型和遗传算法相结合的优化方法,选取了泵叶轮的叶片出口宽度、叶片出口安放角和叶片包角3个参数作为设计变量,采用最优拉丁超立方试验设计方法进行20组方案设计,应用ANSYS CFX 14.5软件对各方案进行定常数值计算,得到设计工况下的效率和扬程,并将效率和扬程作为设计目标,根据Kriging近似模型建立了设计目标与设计变量之间的近似函数,采用遗传算法对近似函数进行求解,得到最优的叶轮参数组合。研究结果表明:原始方案的外特性数值模拟结果与试验结果吻合程度较好,设计工况下预测扬程偏差为3.3%;优化后的泵水力效率提高了4.18%,而且近似模型在预测性能的准确性高;通过对比原始方案和优化方案的内流场特性,优化方案内部流动得到改善,优化的叶轮的漩涡区域比原始方案的较小;优化使得效率在主频和次频下的脉动幅值分别下降了1.52和0.84,叶轮内的较大压力脉动强度区域减小,隔舌附近监测点在主频下的压力脉动系数幅值下降了0.02。非定常压力脉动强度降低,从而泵的运行稳定性提高。提出的优化设计方法对低比转数离心泵高效以及无过载特性的优化具有一定的参考意义。 | 袁寿其 王文杰 裴吉 张金凤 冒杰云 | 2015 | 农业工程学报2015，31，5： | 36 |
| 2 | 自吸泵启动过程气液两相流动的数值模拟显示文摘自吸泵的自吸过程是一个十分复杂的瞬态气液两相流动过程,自吸过程中气水混合及分离效果的好坏,是决定自吸泵自吸性能的关键。该文运用VOF多相流模型结合滑移网格技术,加载试验所获得启动过程中叶轮的转速变化曲线及泵出口压力变化曲线,模拟了启动过程中气液混合现象及气液分离现象,获得了气液分离室进口、回流孔、蜗壳各断面及叶轮内监测点的含气率变化曲线。结果表明,叶轮外缘出现了明显的气液混合层,气液分离室进口回流现象明显,启动过程初期泵运行的不稳定,使气液分离室进口及蜗壳隔舌处含气率出现明显的振荡,气泡在叶轮中不断地生成及溃灭是造成叶轮上监测点含气率振荡的原因。该文采用的模拟方法能够较好地模拟自吸泵启动过程内部气液两相流动,为进一步研究自吸泵内部气液混合及分离提供参考。 | 李红 徐德怀 涂琴 成军 李磊 | 2013 | 农业工程学报2013，29，3： | 24 |
| 3 | 高扬程无过载潜水排污泵的优化设计与试验显示文摘为实现低比转速潜水排污泵高扬程、高效率、无过载性能的统一,该文对WQS150-48-37型低比转速潜水排污泵采用不同设计方法,经优化得出3种方案。应用Pro/E软件建模,结合Fluent软件对3种方案进行了多工况内部流场分析和性能预测,并与外特性试验结果对比。研究结果表明:采取增大叶片包角、减小出口角,控制流道扩散程度和增大蜗壳直径等方法可以得到满足高效率、高扬程、无过载要求的设计方案。其中,突破传统离心泵设计方法的新型通道式叶轮高效区范围更宽,扬程曲线陡降,无过载性能较好,可为高扬程无过载潜水排污泵的进一步优化设计提供参考依据。 | 施卫东 蒋婷 曹卫东 陆伟刚 张德胜 陈斌 | 2011 | 农业工程学报2011，27，5： | 21 |
| 4 | 吸粮机三级离心风机内部流场的数值模拟显示文摘为了较好地捕捉多级离心风机内部流动特征,该文以吸粮机使用的三级离心风机为研究对象,应用FLUENT6.3软件对其内部流场进行了整机三维稳态可压缩计算。计算过程中综合考虑了准确性和经济性,以Pro/E系统建立了风机的全流道模型,利用动参考系(moving reference frame,MRF)模型实现了叶轮间流动参数的实时传递,用重整化群(renormalization group,RNG)κ-ε湍流模型、一阶迎风空间离散格式、Roe-FDS(flux difference splitting)通量差分方法实现了该三级离心风机整机的可压缩计算。根据计算结果,得到了风机内部主要区域的压力与速度分布图,通过分析发现风机内部各级叶轮间气体流动速度基本不变,静压力和总压力逐级上升,第1级和第2级叶轮内的流场分布呈对称性,而第3级叶轮内的流场分布呈非对称性。通过对蜗壳内部流场的分析发现了此风机内部流场在蜗壳小端流动不顺畅的设计缺陷,并给出了蜗壳结构的改进意见,为进一步提高风机效率提供了参考。 | 丁问司 何祥滨 | 2011 | 农业工程学报2011，27，11： | 14 |
| 5 | 高扬程潜水排污泵叶轮和蜗壳的匹配优化与试验显示文摘为提高高扬程潜水排污泵的性能,该文基于数值模拟、粒子成像测速(particle image velocimetry,PIV)测量和外特性试验并重的研究方法,以比转速为60的高扬程排污泵为研究对象,针对具有超厚叶片的叶轮与3种不同基圆直径的蜗壳进行了匹配优化。数值计算结果表明,具有超厚叶片的高扬程潜污泵蜗壳基圆直径对泵性能影响较大,当其与叶轮直径比D3/D2=1.13时,泵额定点的效率和扬程下降值均小于1%,但当D3/D2增大至1.19时,泵最高效率下降了3.3%;超厚叶片与蜗壳的匹配将直接决定泵内部流场特征,当D3/D2=1.01时,泵内部压力脉动和非定常径向力的峰峰值为D3/D2=1.13时的3倍左右,当D3/D2大于1.13时,其峰峰值变化较小。试验结果表明,兼顾考虑泵的外特性和内流场,方案B(D3/D2=1.13)具有陡降的流量-扬程曲线和饱和轴功率特性,最大轴功率不超过45kW,比国标规定的55kW小10kW,降低了生产成本。泵的高效区范围宽,在设计点泵效率达到71.80%,比国家标准高10.8个百分点;3个超厚叶片形成的3个通道,最大可通过颗粒直径为40mm的固体颗粒。PIV测量结果表明,在较大的流量范围内,叶轮内流场稳定,未出现不良流动现象,且此时泵内的压力脉动和径向力较小。该研究可为'高效率、无过载、无堵塞'的高扬程潜水排污泵的设计研究提供新的思路和实践指导。 | 张德胜 施卫东 陈斌 张磊 张华 | 2013 | 农业工程学报2013，29，1： | 14 |
| 6 | 低比转速离心泵叶轮瞬态空化特性分析显示文摘低比转速离心泵叶轮流道宽度较小且较为狭长,流道进口容易被空化状态下的空泡堵塞,诱发严重的振动和噪声,不利于机组安全稳定运行。针对比转速为45的离心泵,采用RNG k-ε湍流模型与Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对不同工况下的非定常空化流场进行模拟计算,准确预测了不同工况下的空化余量-扬程曲线,并得到空化初生位置与空泡的时空演变和径向力变化。计算结果表明,不同工况下由空化产生空泡的非定常特性也有所不同。在小流量(0.8Qd)工况下发现,NPSH=4.75 m时在一个叶轮旋转周期内各个流道的空泡区变化规律明显,空泡区变化表现为收缩、稳定、再生长;NPSH=3.61 m时空区泡的变化规律为5个叶轮旋转周期,叶片上的空泡区经历稳定—分离—生长—局部脱落周而复始的过程。在设计工况(1.0Qd)下,叶轮中的空泡分布相对均匀,而大流量(1.2Qd)工况下空泡的分布并不对称,出现了交替堵塞的现象。未发生空化时,叶轮径向力分布呈规则的五角星状,随空化发展,叶轮内非对称分布的空泡区致使径向力分布紊乱。 | 吴登昊 吴振兴 周佩剑 牟介刚 谷云庆 陈莹 | 2018 | 水力发电学报2018，37，3： | 11 |
| 7 | 三叶片潜水搅拌机的数值模拟显示文摘为研究潜水搅拌机性能,应用三维造型软件Pro/E建立搅拌机叶片的三维实体模型,利用Gambit软件对污水处理水池进行非结构化四面体网格划分,在计算流体动力学软件Fluent 6.3平台上,采用动坐标系、RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对潜水搅拌机搅拌的污水处理池进行数值模拟,计算全池内流体的宏观流场与各个截面的速度分布,分析潜水搅拌机的轴向有效推进距离与水体截面有效扰动半径,同时对潜水搅拌机的功率进行了研究.计算结果表明:潜水搅拌机能使污水处理池内流体形成连续循环水流,流体轴向推进,径向扩散;池内流体充分搅拌,池内流体流速基本都在0.3 m/s以上,符合潜水搅拌机工作要求,故潜水搅拌机与该污水处理池相匹配;同时确定该潜水搅拌机可选取功率为3.0 kW的电动机.利用此方法,可为潜水搅拌机的实际工程应用提供一定参考依据. | 田飞 施卫东 卢熙宁 陈斌 欧鸣雄 | 2012 | 排灌机械工程学报2012，30，1： | 11 |
| 8 | 潜水搅拌机分布对污水处理池搅拌效果的影响显示文摘为研究潜水搅拌机的分布对污水处理池内搅拌效果的影响,采用三维建模软件Pro/E建立实体模型,利用ICEM大型软件对污水处理池进行非结构化四面体网格划分,在Fluent 6.3计算流体力学软件平台上,采用动坐标系技术、RNG k-ε湍流模型和PIOS算法,对潜水搅拌机搅拌的污水处理池进行数值模拟,分析全池内流体的宏观流场与各截面速度流场分布,考察各潜水搅拌机的效率,同时对污水处理池内的流体平均速度及搅拌面积率进行了研究.计算结果表明:优选方案H中,3个潜水搅拌机转速为1 200 r/min,安装角度分别为45°,30°,30°,其搅拌面积率超过90%.在3个潜水搅拌机搅拌下,污水处理池内流体形成连续循环水流,搅拌充分,平均流速在0.3 m/s左右,符合潜水搅拌机工作要求.利用此方法,可为潜水搅拌机的实际工程应用提供参考依据. | 田飞 施卫东 卢熙宁 陈斌 欧鸣雄 | 2013 | 排灌机械工程学报2013，31，2： | 10 |
| 9 | 便携式风力灭火机的数值优化设计显示文摘为了进一步提高现有便携式风力灭火机效率,该文对某6MF-30型风力灭火机进行了优化设计。首先通过试验及数值模拟分析了原机效率偏低的原因,然后应用最优化理论,以风力灭火机效率为目标建立数学模型,使用C++软件编程计算得到设计变量的优化组合;以此为基础建立风力灭火机的三维模型,对影响其性能的因素进行分析,并采用商用CFD软件FLUENT对改进前后的风力灭火机流场进行了计算;优化后的风力灭火机其出口全压、流量、效率分别较原机提高了8.95%、5.30%和11.53%。该文所采用的方法可为风力灭火机的设计提供参考。 | 辛喆 李钊婧 王顺喜 云峰 罗词广 霍晓磊 | 2011 | 农业工程学报2011，27，9： | 10 |
| 10 | 轴流泵叶轮出口轴面速度和环量的试验研究显示文摘为了研究系列高效轴流泵叶轮出口轴面速度和环量分布规律,设计了叶轮出口流场测量装置。基于流体绕流圆球理论,采用微型五孔探针对高效轴流泵叶轮出口轴面速度和环量进行了试验测量。试验结果表明,在最优工况下,系列高效轴流泵模型叶轮出口轴面速度呈二次抛物线流型,其最大值出现在叶片中部,且轮缘侧较小的轴面速度提高了汽蚀性能;系列高效轴流泵叶轮出口呈非线性环量分布规律,在轮毂侧环量稍小,在叶片中部较为平直,在轮毂侧环量降低至中部的0.8倍左右,而轮缘侧增大至1.2倍左右;同时叶轮出口轴面速度分布呈现抛物线流型,叶片中部速度最大。测量的轴面速度和环量分布数据拟合成多项式数学模型,可为轴流泵叶轮水力设计提供参考。 | 张德胜 李通通 施卫东 张华 张光建 | 2012 | 农业工程学报2012，28，7： | 9 |
| 11 | 离心泵叶轮内部流场的数值计算显示文摘为弥补基于传统一元理论方法中流场计算的不足,该文基于流体的连续方程和运动方程,用Fortran语言编程实现了离心泵叶轮内部流场的数值计算,S1流面上采用有限单元法、S2流面上采用流线曲率法,2类流面迭代计算直至收敛得到离心泵叶轮内部流场分布。对2类相对流面方法计算得到的叶轮内部流场进行了分析。结果表明,叶轮内部相对速度分布合理,叶片头部受冲击作用,压力面和吸力面流速相差较大。叶轮内部压力分布从进口到出口逐渐增大,梯度较小,叶轮做功平稳,进口处压力从后盖板到前盖板逐渐降低。同时考虑流体的连续方程和运动方程后,对比传统一元理论方法的计算结果,计算得到的轴面速度从后盖板到前盖板间各条流线的分布规律相差较大,在叶轮进口段差别最大,具有较强的三维特征,表明本文数值计算结果可更好地反映离心泵叶轮内部的三维真实流动规律。 | 谭磊 曹树良 王玉明 邴浩 祝宝山 | 2012 | 农业工程学报2012，28，14： | 9 |
| 12 | 渣浆泵叶轮湍流场模拟及颗粒轨迹分析显示文摘为提高渣浆泵的抗磨性能并优化泵的设计,采用RNG κ-ε湍流模型和SIMPLEC算法对多工况下渣浆泵叶轮内部清水流场进行了数值计算,得到叶片表面相对速度矢量分布,分析了叶片表面回流、旋涡现象;基于单颗粒动力学模型,采用拉格朗日法计算了多工况下固相颗粒的运动轨迹,分析不同粒径颗粒对叶片表面磨损的影响。结果表明:叶片压力面进口在大流量工况下开始出现回流,而叶片吸力面进口则在小流量工况下回流、旋涡严重,叶片进口的回流、旋涡不仅容易引起NPSH,增高,诱发空化现象,还会导致颗粒聚集、反复冲击该区域;在小流量工况下,叶片压力面出口和吸力面出口均出现大区域的回流,甚至延伸至叶片中段,随着流量增大,回流和旋涡区域逐渐缩小,由此可见叶片出口在小流量工况下的磨损比较严重;其他因素一定时,固液混合物的流量越小,颗粒在进入叶片流道前停留的时间越长,导致颗粒与叶片头部的碰撞概率增大;随着颗粒直径增大,颗粒向叶片压力面靠近的趋势越明显,与压力面的碰撞机会也增多,从模拟结果可以看到,该叶轮对1mm以上的大颗粒适应性不好,在设计流量工况下,0.5~1mm粒径范围内颗粒适应性最好。 | 张恒 阴艳超 | 2014 | 中国机械工程2014，25，5： | 7 |
| 13 | 基于二次回归正交组合设计低比转速离心泵叶轮的优化设计显示文摘为改善某低比转速离心泵的水力性能,运用二次回归正交组合方法设计试验方案,选取7个主要的叶轮几何参数作为研究因素,包括叶轮出口直径D_2、叶片出口宽度b_2、叶片出口角β_2、叶片包角ψ、叶片数Z、短叶片前缘周向偏置度θ_1和短叶片尾缘相对周向偏置度τ_1,利用CFX对试验设计方案进行定常数值模拟计算,基于试验方案模拟结果建立以扬程和效率2个响应的二次多项式回归预测数学模型。分析结果表明:叶片数对该离心泵扬程和效率影响最大,叶轮出口直径的变化相比其他因素对泵扬程和效率的综合影响更加突出,基于二次多项式回归数学模型频率分析法筛选出的最佳优化方案达到了预期的优化效果。 | 方杰 朱荣生 王秀礼 金雷 | 2019 | 水泵技术2019，，1： | 6 |
| 14 | 滴灌加压泵站离心泵并联总流量分析模型显示文摘为了在滴灌加压泵站设计中,给并联工作离心泵数量的确定提供帮助,该文以并联水泵工况点的求解原理为基础,建立了分析离心泵并联总流量随并联数量的变化模型。模型分析结果显示,单泵工作流量随并联数量的增多而减小,而且减幅降低;离心泵并联总流量随并联数量的增多而增加,但是增幅衰减;而且其衰减速度大于单泵流量减幅的降低速度。利用设计实例验证了该模型的应用有效性。该研究可为滴灌灌区泵站设计提供参考。 | 李明思 蓝明菊 吕廷波 | 2012 | 农业工程学报2012，28，13： | 6 |
| 15 | 基于直接边界元法的潜水排污泵内流噪声数值模拟显示文摘为了揭示不同湍流模型对超厚叶片潜水排污泵流动特性及噪声的影响,以1台超厚叶片低比转数潜水排污泵为模型,基于CFD理论与Lighthill声比拟理论,对潜水排污泵的流场和声场进行数值模拟,并对不同工况下(0. 6QN,0. 8QN,1. 0QN,1. 2QN,1. 4QN)潜水排污泵的内部压力分布特性进行分析,同时探讨了内声场和外声场的噪声产生原因及分布传播特性.数值模拟结果表明,采用SST模型得到的性能曲线最接近试验结果;当叶轮从时刻a旋转到时刻d时,隔舌附近的高压区增大;隔舌处压力脉动最剧烈,这说明隔舌处是主要噪声源;在最优工况附近噪声较小,偏离最优工况处噪声较大;噪声极大值均出现在30°~75°内,极小值在225°~250°内. | 蔡晓彤 施卫东 张德胜 张俊杰 石磊 | 2018 | 排灌机械工程学报2018，36，12： | 6 |
| 16 | 液环泵复合叶轮内流场及外特性分析显示文摘为分析复合叶轮液环泵的内流场及外特性,以2BEA203型液环泵为基础,综合考虑液环泵叶轮及复合叶轮设计原理,设计了液环泵复合叶轮,并采用数值模拟与试验测试相结合的方法对原型叶轮液环泵和复合叶轮液环泵内瞬态流场进行对比分析。结果表明:相对于原型叶轮液环泵,复合叶轮液环泵内气液分界面更加光滑,排气区及压缩区壳体处压力分布均有所降低,叶轮流道内二次流旋涡强度减弱。2BEA203型液环泵复合叶轮在0.02、0.035和0.05kg/s流量工况下的效率分别提升了2.7、3.8和4.3个百分点,各工况下的真空度也略有提高。由于流动的非对称特性,复合叶轮和原型叶轮液环泵壳体内压力脉动沿周向均呈现出明显的分区特性。液环泵壳体从吸气区开始沿圆周方向的压力脉动幅值先变小,在压缩区达到最小而后再变大;复合叶轮液环泵壳体绝大部分监测点处压力脉动幅值小于原型叶轮;液环泵壳体各分区的压力脉动呈现不同的主频特征。 | 张人会 李瑞卿 张敬贤 | 2021 | 农业工程学报2021，37，4： | 6 |
| 17 | 超厚叶片离心泵叶轮与蜗壳之间性能匹配的研究显示文摘在研究低比转速无过载潜水排污泵中,针对一个直径385 mm的3叶片叶轮,分别设计了D_3=390 mm、435mm、460 mm3种蜗壳,通过对3种不同基圆直径蜗壳内部三维非定常流动的数值计算,得到监测点的压力脉动。计算表明,D_3值的不同,是影响蜗壳内部压力脉动的重要因素,由此造成的脉动幅值相差3倍。本研究结果为解决低比转速无过载潜水排污泵的振动和噪声,提供了理论依据。 | 陈斌 施卫东 张华 蒋婷 张磊 | 2011 | 水泵技术2011，，6： | 5 |
| 18 | 基于蚁群算法的吸砂泵装配顺序优化设计显示文摘吸砂泵的装配序列直接影响其使用性能和生产效率。为了减低成本,提高吸砂泵的寿命,文章在蚁群算法的基础上对一款18寸的吸砂泵进行装配顺序优化设计。首先根据实物给出泵的三维模型,并基于有向关系图进行吸砂泵的装配建模,在此基础上用拆卸关系矩阵表示约束条件以方便计算机的识别。其次根据上述约束条件设计相应的蚁群算法系统,给出算法流程,完成吸砂泵装配顺序优化方案;再次利用MATLAB开发一个装配顺序优化系统,有助于实现人机交互,为装配顺序优化提供了平台;最后在虚拟环境中对优化的装配序列进行模拟和验证。 | 张杨 郑泉 陈黎卿 刘和明 陈升鹏 | 2015 | 机械设计与研究2015，31，2： | 5 |
| 19 | 不同叶片数对低比转速离心泵压力脉动的影响显示文摘为了研究不同叶片数对压力脉动的影响,在保证叶轮其他几何参数不变的情况下,将叶片数设计为4、5、6三种情况,采用FLUENT软件、RNGk-ε湍流模型和滑移网格技术,对低比转速离心泵进行了三维非定常数值模拟,分析了不同叶片数对蜗壳隔舌、蜗壳-叶轮间隙以及蜗壳扩散段内压力脉动的影响.结果表明:各个叶片数泵在三个监测点压力脉动频率均以叶片通过频率为主,且在隔舌处压力脉动幅值变化最大;6叶片数泵在小流量下,隔舌处压力脉动幅值变化均小于4、5叶片数,其最大脉动幅值约为静压均值的9%左右;5叶片数泵隔舌处,在0.6、1.4倍设计流量时压力脉动幅值明显大于设计流量下的幅值,约为设计工况下幅值的2倍和2.4倍;4叶片数泵在1.0、1.4倍的设计工况下,隔舌处的压力脉动变化最大,其最大幅值约为设计叶片数的1.29倍和1.4倍.在不同叶片数时,蜗壳扩散段和蜗壳-叶轮间隙内压力脉动变化相对隔舌处较小. | 刘宜 陈文鹏 肖丽倩 刘明 | 2016 | 兰州理工大学学报2016，42，3： | 4 |
| 20 | 低比转速离心泵驼峰特性曲线的研究及优化改进显示文摘某低比转速泵在实际试验中出现驼峰曲线,不能满足现场工况运行要求,针对出现问题的原因进行分析,采用水力技术设计方法并结合CFD仿真分析手段进行优化,对新设计的水力进行实验验证,试验后额定工况点避开驼峰,可以满足用户的现场需求,基于以上,合理的水力设计及CFD仿真方法可以有效解决工程实践中出现的驼峰问题。 | 刘海龙 马冶 严文泽 | 2018 | 化工设备与管道2018，55，5： | 4 |
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