离心泵前置导叶设计与试验
摘要：借鉴传统风机前置导叶调节的经验,并针对其采用的二维翼型在叶片轮毂处由于翼型弦长较短对流体控制能力较差的缺陷,提出一种全新的适用于离心泵前置导叶预旋调节的空间导叶水力设计方法,该方法假定前置导叶出口的流体满足等速度矩条件,通过四次分布函数给定叶片安放角沿轴面流线的分布规律来控制叶片的空间形状,采用逐点积分法进行叶片骨线绘型,在圆柱展开面上对叶片骨线双面加厚完成三维空间导叶的水力设计。在此基础上,将该导叶应用于某离心泵,并对其在不同轴向位置和不同预旋角下进行了性能试验。结果表明:三维导叶能够有效拓宽离心泵的高效运行范围,改善其在非设计工况下的水力性能,且与无前置导叶工况相比,最高效率可提高2.0%,从而达到为离心泵增效节能的目的。2006～2010年中国农业机械学会主要学术活动(国内)
湍流模型在双吸离心泵数值模拟中的适用性分析
摘要：以双吸离心泵为研究对象,在Fluent软件中采用标准k-ε模型、RNGk-ε模型、Realizablek-ε模型和雷诺应力模型4种湍流模型在相同网格条件下进行三维、稳态数值模拟,计算其在不同工况下的扬程及水力效率;然后以RNGk-ε模型计算结果作为初值,用大涡模拟方法进行三维、非稳态数值模拟,计算叶轮旋转一周的平均扬程及平均水力效率,与真机数据进行对比分析。计算结果表明:Fluent软件在稳态计算的情况下,所采用4种模型均能够对双吸离心泵进行稳态数值模拟,且模拟的精度有差别,但总体与模型试验结果误差较大。使用稳态计算结果作为初值,用大涡模拟方法进行非稳态数值模拟可以得到更为精确的结果,但大大增加了计算工作量。轴流泵叶轮内空化流动的数值计算
摘要：首先通过轴流式模型泵外特性试验,确定了汽蚀性能曲线。基于完整空化模型和混合流体两相流模型,对轴流式模型泵设计工况下叶轮内空化流动进行全流道数值计算。选择空化开始发生、临界汽蚀点以及空化严重时3个工况比较分析叶轮内空化流动的发展情况。计算获得了不同汽蚀余量时叶片背面静压、空泡体积组分分布和不同轴截面上的空泡体积组分分布。计算结果表明空化最初发生在叶片背面进口靠近轮缘的局部低压区;在临界汽蚀点处,空化发生的区域位于叶片背面进口至出口弦长的2/3处,面积约占叶片背面面积的50%,随着空化程度的进一步加剧,空化区域逐渐向后发展且空泡体积组分逐渐变大,当叶轮流道内发生局部空化时,不会影响到泵的能量性能;空化严重时,靠近进口截面的过流面积受到严重堵塞,泵的能量性能严重下降。计算结果与外特性试验相吻合,较好地揭示了轴流泵叶轮内的空化流动的静态特征。低扬程泵装置效率与泵效率关系研究
摘要：低扬程泵站的泵效率与装置效率之间关系主要取决于流道的损失,在对现有研究两者关系的主要方法进行总结的基础上,根据大量的试验数据对现有的泵效率与流道效率乘积为装置效率的基本假定进行验证,发现基本假定存在矛盾;进而采用CFD方法对采用不同比转数叶轮的不同装置型式进、出水流道水力损失进行预测,分析流道损失的变化规律,提出装置效率可以采用泵效率与流道效率的乘积表述,但前提条件是流道损失必须是有泵时的水力损失,在泵最优工况点附近流道无泵损失表述的装置效率与实测结果是近似相等,因此在装置水力优化设计中需要考虑叶轮在内的全装置水力优化。阶梯隔舌对离心泵压力脉动和径向力影响的数值模拟
摘要：通过改变隔舌形状,采用SST模型分别对常规隔舌和阶梯隔舌蜗壳的离心泵进行全流道非稳态数值模拟。通过模拟分别获得了常规隔舌和阶梯隔舌蜗壳的离心泵压力脉动特性、作用在蜗壳和叶轮上的径向力特性,并对其进行比较分析。结果表明:采用常规隔舌和阶梯隔舌时,离心泵进出口压力、作用在蜗壳和叶轮上的径向力均随时间呈周期波动,脉动频率均以叶片通过频率为主;采用阶梯隔舌蜗壳后,进出口压力大小值和脉动幅值均明显减弱,高频脉动成分减少,作用在蜗壳上的径向力数值和脉动幅值也减小;作用在叶轮上的径向力大小和方向时刻都在变化,且整体变化趋势基本呈圆形分布。水泵疲劳寿命预测中应力计数算法研究
摘要：提出了水泵零件疲劳寿命预测的主要思路,讨论了疲劳寿命预测的关键算法——应力计数算法。针对传统应力计数算法存在应力循环提取失效的缺陷,引入临界净应力的概念,提出了对传统计数算法的改进措施。并将改进后的应力计数算法应用于一台轴流泵叶轮的疲劳寿命预测;同时结合该算例,详细说明了二维概率Miner准则疲劳寿命预测的关键步骤。前、后置竖井贯流泵装置基本流态分析
摘要：利用数值模拟软件Fluent 6.2对雷诺时均N-S方程进行离散,采用S-A单方程模型和SIMPLEC算法对前置竖井和后置竖井贯流泵装置在50%～120%设计额定流量等共16种工况进行了数值计算,并与换算成原型尺寸后的模型试验结果进行了对比,发现性能变化趋势吻合较好,在相同流量下数值计算值与试验值效率误差均在±5%以内。分别对前、后置竖井贯流泵装置的进水流道、泵室段和出水流道在设计流量工况下的基本流态进行了分析和对比,探讨了水力损失的原因。结果表明,前置竖井贯流泵装置的进、出水流态都比较好,而后置竖井贯流泵装置的进水流态均匀平顺,但出水流道的流态比较混乱,水力损失相对较大,装置效率低于前置竖井贯流泵装置;导叶和竖井是影响出水流道流态和装置效率的关键因素,在导叶环量和竖井的影响下极易产生脱流和漩涡。用于冷却塔的超低比转数混流式水轮机设计
摘要：工业冷却塔的循环冷却水出口一般具有一定的富余水头(4～15 m)。利用冷却塔的富余水头,开发一种超低比转数混流式水轮机,代替冷却塔中风扇电动机,可以达到节能的目的。结合冷却塔水轮机工作环境特点,进行了超低比转数混流式小水轮机全流道三维非定常数值模拟,重点对超低比转数小水轮机转轮叶片设计与优化。为了尽量减少水轮机尺寸,在结构设计方面提出金属梯形蜗壳和单列环形导叶。通过数值模拟对比分析确定最优性能的水轮机方案进行物模试验。通过物模试验证明设计的超低比转数混流式节能水轮机尺寸满足了冷却塔要求,效率高,性能稳定。三角绕流滴灌灌水器结构设计和优化
摘要：以三角绕流滴灌灌水器结构的流道单元为研究对象,利用Pro/E软件完成灌水器造型设计,结合计算流体动力学软件Fluent 6.3模拟分析流道的水力性能,研究此类灌水器的湍流特性,揭示其内部湍流流动机理,并对流道结构进行优化。根据分析结果,通过改变外部大三角的形状与内部小三角的形状和位置,对流道单元进行结构优化,得出一种流态指数小于0.5,流道内速度分布均匀,流量在滴灌允许范围内,抗堵性能优良的三角绕流灌水器结构。基于分形理论的地下滴灌灌水器水力特性研究
摘要：为了研究滴头工作压力和土壤物理特性对地下滴灌灌水器流量的影响,采用分形理论分析各种级配土壤的分形特征;以土壤颗粒质量分形维数、灌水器工作压力、土壤容积密度、土壤初始含水率为试验因素,运用混合水平均匀设计方法进行试验。结果表明,粘粒含量大小是土壤分形维数的主要影响因素,土壤分形维数随着粘粒含量的增加而增大;PLASSIM公司地下滴灌灌水器流量随土壤分形维数的增大而减小,即土壤质地越细地下滴灌滴头流量就越小;通过试验所建立的包含有土壤分形维数因素的地下滴灌灌水器流量计算经验公式的普适性较高。不同初始含水率条件下的微咸水入渗实验
摘要：针对矿化度均为3 g/L的微咸水入渗时,土壤初始含水率对土壤入渗过程的影响,采用室内均匀土柱一维垂直入渗实验方法,分别对初始含水率为2.25%、8.18%、13.12%、16.40%的土柱入渗过程进行了研究。分析了不同土壤初始含水率对累积入渗量和湿润锋推进深度以及土柱剖面含水率的影响。采用Kostiakov模型对累积入渗量和时间的关系进行了拟合,结果表明累积入渗量与初始含水率呈负相关关系。采用幂函数将初始阶段的湿润锋推进深度与时间关系进行拟合,结果表明二者呈明显的幂函数关系,且初始含水率越高湿润锋推进速度越慢。采用一维代数模型对土壤剖面含水率进行分析发现,初始含水率越高,模型的理论值越准确。总之微咸水在土壤中的入渗能力与初始含水率有着密切关系,随着入渗过程的进行,初始含水率对入渗能力的影响逐渐减小。国外节水灌溉工程技术发展分析
摘要：提出实行一条开源节流的技术路线,把节水灌溉作为一项系统工程来考虑。节水灌溉系统工程是由规划设计、产品制造、农艺知识、使用维护、服务管理等技术进行综合、集成、组装而成的农业高效用水系统工程。阐述了组成该系统工程的供水、输水和配水3部分的新技术,以及在21世纪的发展趋势,同时指出要从节水灌溉系统工程的高度上来观察、分析和解决问题。基于改进BP神经网络的排种器充种性能预测
摘要：充种性能直接影响排种器排种质量,应用Matlab神经网络工具箱建立了排种器充种单粒率η1和空穴率η2的改进BP神经网络预测模型。选取转速n、种子当量直径d、充种角β和型孔直径D作为试验因素进行充种性能试验,获得64组单粒率和空穴率的试验结果。选取55组结果作为训练样本,采用Levenberg-Marquardt训练方法对建立的网络进行训练,并选取剩余的9组结果对训练好的网络进行仿真预测。其中,n、d、β和D为网络的输入层,η1和η2为网络的输出层,网络结构为含有单隐层的4-15-2型3层网络。预测结果表明:预测值与试验值有较好的一致性,利用改进BP神经网络对排种器充种性能进行预测是可行的,可为排种器的优化设计及工作参数的选择提供依据,从而减少试验时间和成本。环形土槽微耕机试验平台设计
摘要：针对传统的微耕机田间试验受多种因素影响,而室内直线土槽无法进行可靠性试验,设计了可连续作业的环形土槽微耕机试验平台。采用闭合式环形土槽及轨道,实现试验平台长时间循环作业。各功能台车分开布置,台车上、下部的六轮行走机构及可转动的侧轮支轴,实现了台车在轨道上平稳运行及顺畅转弯。微耕机试验平台融合了上、下位机的自动控制技术、多传感器技术、无线通讯技术、园林灌溉技术等,实现了田间工况的重复模拟,既可进行性能试验又可进行可靠性试验,并能够对土壤坚实度、土壤含水率、微耕机扶手振动及受力等10余项数据进行实时采集和处理。棉花苗期地膜回收机设计与试验
摘要：设计了一种浮动同步卷膜式棉花苗期地膜回收机。分析和确定了起膜铲、抖土辊和浮动卷膜机构等关键部件的结构参数。采用起膜铲和扁纺锤状抖土辊相结合的结构,能很好地实现膜苗、膜土分离;采用浮动同步卷膜机构能有效避免收膜作业过程中的扯膜、断膜或滞留堵塞现象。田间试验表明:机具的最佳作业速度为2～3 km/h,当苗株高度不大于30 cm时,地膜回收率不低于95.7%,伤苗率不大于2.37%,能实现一膜两行种植模式的苗期棉田地膜捡拾回收。牧草复壮促生破土切根机设计
摘要：针对典型草场板结严重且横走根茎错节致使自繁促生能力下降等问题,设计了牧草切根机具。该机采用凸轮机构驱动直切刀对牧草进行垂直切根,减小了切根阻力和切缝宽度,通过简单操作可实现对不同间距、不同深度牧草进行切根作业,从而达到切断亚表层下的横走根茎、改良草地,扩繁促生的效果。经速度、加速度和受力分析证明,该机满足了设计要求,是比较理想的牧草切根机械。基于ADAMS的高速插秧机三插臂分插机构运动仿真
摘要：针对现有分插机构提高转速后,增加作业效率而导致取秧针针尖速度过快,取苗时触碰秧苗后造成伤秧率较高,影响水稻的成活、生长问题,设计了一种新型高速分插机构——椭圆齿轮行星系三插臂。增加一个栽插臂后可以在不降低插秧机插秧效率的情况下减小转速,降低秧针尖的速度,减小伤苗率,通过理论推导建立了秧针运动数学模型,通过SolidWorks进行了三插臂的三维建模,利用ADAMS对其运动学进行了仿真分析,分析表明,相同作业效率下,秧针尖速度降低30%。
