试验研究

  • 辐射系统热响应特性研究

    赵靖;王佩佩;李佳玉;吕宇凌;

    针对辐射式供热供冷系统开启阶段存在的大延迟效应而导致的难以实施精确控制问题,提出了系统的响应时间、末端传热延迟时间和开启阶段建筑热响应时间的定义及试验测试方法。以某一研究案例建筑的毛细管辐射系统为研究对象,通过现场试验测试室内空气温度和辐射末端的供回水温度等数据,得到在供回水平均温度20 ℃、初始室内温度26 ℃工况下的建筑热响应时间为4.5 h。并建立了辐射末端与室内空气传热的CFD模型,计算末端传热延迟时间,基于此模型分析供回水平均温度、初始室内温度对末端传热延迟时间的影响。研究结果表明,在供回水平均温度16~22 ℃、初始室内温度26~30 ℃范围内,供水温度每降低1 ℃,建筑热响应时间将增加约9 min;初始室内温度每降低1 ℃,建筑热响应时间将增加约12 min。该结论可用于指导辐射系统开关机时间控制策略。

    2022年04期 v.50;No.598 1-7+14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1361K]
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  • 双冷源新风机组除湿性能测试研究

    宗天晴;王永彬;曹振;傅允准;

    为研究双冷源新风机组在夏季供冷时的实际除湿效果,对双冷源新风机组在其名义工况下的除湿效果进行了试验测试,同时还研究了双冷源新风机组在不同主机供水温度、不同再热前温度、不同送风量等工况下的除湿效果。通过对双冷源新风机组在夏季实际运行时的除湿性能进行测试可以发现:双冷源新风机组在其名义工况下运行时单位质量新风的除湿量在18~25 g/kg之间,出风含湿量为8 g/kg,除湿效果良好;提高主机供水温度、提高再热前温度、增大送风量都会降低双冷源新风机组的除湿能力,使送风含湿量升高。研究结果对制定双冷源新风机组在实际应用时的运行策略都具有一定的参考价值。

    2022年04期 v.50;No.598 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1127K]
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  • 基于超高压磨料水射流的材料铣削加工技术及试验研究

    任启乐;王永强;陈正文;韩彩红;张的;曲玉栋;

    超高压磨料水射流因具有冲蚀材料的能力而被广泛用于水切割用途,为了将传统超高压磨料水切割技术转变为控制切削深度的超高压磨料水射流铣削技术,探索了磨料水射流铣削材料型槽的技术原理和关键控制因素,介绍了磨料水射流铣削加工试验装置和以扇形结构磨料喷嘴组成铣削刀头的研制情况,开展了不锈钢及陶瓷材料的型槽铣削加工试验,分析了磨料水射流铣削关键工况参数对材料型槽铣削深度的影响规律。结果表明,铣削刀头形成260~400 MPa压力的扇形磨料射流,并以500~1 000 mm/min横移速度相对于材料工件重复循环移动,可以实现特殊型槽的磨料水射流铣削成型技术应用。

    2022年04期 v.50;No.598 15-20+84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1053K]
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  • 相变蓄热器多温位释热特性研究

    黑迎晓;曲明璐;黄萍;张童瑶;李钊;

    为了探究相变蓄热器在多温位释热过程中的性能,采用ANSYS Fluent对蓄热器单元模块进行建模,对比试验结果得出其相变材料平均温度误差为4.8%,验证了该模型的准确性,然后通过改变蓄热器边界条件(第1组工况恒热流边界条件高温级652.4 W/m~2,低温级693.0 W/m~2;第2组高温级382.3 W/m~2,低温级810.1 W/m~2;第3组高温级905.6 W/m~2,低温级454.0 W/m~2),研究分析其高低温级释热性能。结果表明:第1组工况高低温级液相率变化速率最为一致、温度变化最为均匀;第2组低温级液相率和温度下降更迅速;第3组高温级液相率和温度下降更迅速。该结果可为多温位释热相变蓄热器的结构优化研究提供参考。

    2022年04期 v.50;No.598 21-26+50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1373K]
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设计计算

  • 分布器对水平管外降膜流动影响的数值分析

    何娜;陈学东;陈永东;俞树荣;邓靜;程沛;

    为研究分布器结构参数对水平管外降膜流动的影响,建立了水平管外降膜流动的3-D数值模型。在分布器轴向开孔面积相同的条件下进行分布器设计,选择丙烷为模拟工质。通过对不同形式分布器进行数值模拟,分析了布液孔间距l、布液高度H、布液孔直径d对降膜流动的影响。采用管间液柱均匀度和管外液膜均匀度评价分布器的布液性能,通过分析各分布参数对均匀度的影响,给出了分布器的优化设计方案。当分布器轴向开孔面积A=6.28×10~(-4) m~2/m时,最优布液方案为:l=13.5 mm,d=3.3 mm,H=H_(min)。结果显示,优化后的分布器布液均匀度提高了10.3%。

    2022年04期 v.50;No.598 27-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1170K]
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  • 双罐式压缩空气储能系统及其热力学分析

    贺新;李丞宸;陶飞跃;葛刚强;王焕然;

    为了解决以光伏为代表的可再生能源发电过程中电能输出存在的随机性和波动性问题,结合热力学基本原理提出了一种双罐式压缩空气储能系统,在此基础上利用多变指数提出了针对双罐式水气压缩系统的计算方法,建立了描述该系统工作过程的热力学模型并进行了分析,重点研究了系统中加热和再热后气体温度、多变指数、循环压缩装置进气压力和循环膨胀装置排气压力等对系统性能的影响规律。研究表明,气体加热和再热后温度的升高以及多变指数的降低均会使得电—电效率和能量效率提高;在参数选取范围内,循环压缩装置进气压力应尽量小,循环膨胀装置排气压力应尽量高;综合考虑电—电效率和系统能量效率随着热力学参数的变化,系统能量效率达到46.52%时电—电效率可以达到98.57%。该研究结果可为压缩空气储能技术和新能源发电技术发展提供理论依据。

    2022年04期 v.50;No.598 36-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1306K]
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  • 微通道内磁流体流动与换热特性数值模拟

    殷泽;戴秋敏;赵颖杰;秦利宇;

    外加磁场力与通道结构是影响微通道内磁纳米流体换热效果的重要因素。为探究磁场方向及流道形状对Fe_3O_4-H_2O纳米流体(体积分数为0.5%)在微通道热沉内流动换热的影响,在入口温度不变、磁场强度相等的条件下,采用数值仿真的方法进行建模、网格划分、设置计算及后处理等。结果表明:在50≤Re≤150范围内,Z型通道加入X(水平)方向磁场后综合换热效果最佳;磁场作用力对S型通道的强化换热程度随Re(雷诺数)的增大而增大。在相同Re条件下,X方向磁场作用下的摩擦阻力系数最大,Y(竖直)方向次之,Z(沿程)方向及无磁场作用下数值接近且最小。

    2022年04期 v.50;No.598 43-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1412K]
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  • 组合型溢流管旋流器分离性能研究

    刘培坤;石智豪;姜兰越;杨广坤;刘培礼;霍行;

    针对常规旋流器在运行过程中短路流导致的溢流跑粗问题,提出了一种带有溢流帽和锥形凸台结构的组合型溢流管旋流器,并对其分离性能进行了数值模拟和试验探究。模拟结果表明,相比于常规旋流器,组合型溢流管结构能有效增大旋流器内部切向速度和内旋流轴向速度,增强了离心场强度;还能够遏制短路流的产生。试验结果表明,溢流中大于30 μm粗颗粒含量由9.08%降低至2.76%,底流中小于10 μm细颗粒含量由23.29%降低至19.11%,有效改善了溢流跑粗现象,提高了旋流器的分离性能。

    2022年04期 v.50;No.598 51-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1438K]
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  • 进排气流量系数对传统空气阀控制瞬变效果的影响

    李小周;李帅毅;费良军;李静;

    为了研究进排气流量系数对空气阀控制输水系统瞬变效果的影响,基于瞬变流理论,结合具体算例采用特征线方法,对不同进排气流量系数对传统空气阀控制瞬变压力的效果进行数值模拟计算。结果表明:空气阀控制瞬变负压效果主要受到进气流量系数的影响,不受排气流量系数的影响,进气流量系数越大,空气阀控制瞬变负压的效果越好。空气阀进气流量系数一定时,二次瞬变压力随着排气流量系数的增大而增大。但是,排气流量系数在0.4~1.0范围内变化时,对二次瞬变压力影响不明显,排气流量系数在0.1~0.4范围内变化时,对二次瞬变压力影响更加明显。研究成果可为压力输水系统水力瞬变数值模拟时空气阀进排气流量系数的选择和空气阀合理选型提供理论依据。

    2022年04期 v.50;No.598 58-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 974K]
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  • 基于ANSYS分析的水冷散热器多目标优化

    宋全刚;王琦;张承;张宾;

    为研究某款批量使用的水冷散热器热阻及流阻特性,利用ANSYS软件对其进行热流耦合仿真分析,搭建试验平台对仿真分析结果进行试验验证,仿真分析结果和试验结果误差小于6%,具有较高的一致性。为优化水冷散热器热阻及流阻特性,提出了热阻、流阻最小化的设计目标,结合相关性分析、采用Kriging方法构建响应面模型,利用AMGA优化算法对水冷散热器内部流道结构进行多目标优化设计,通过仿真分析计算得出了最佳的优化方案,与优化前方案相比,优化后的散热器热阻减小7.64%,流阻减小27.72%,实现了散热器最优化设计目标。

    2022年04期 v.50;No.598 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1271K]
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  • 不同旋转雷诺数和内外半径比对泰勒库特流动特性的影响

    王鹏亮;张晓威;金鼎铭;邱希望;刘国庆;

    为了提高电转子散热性能,提升旋转机械性能和机器的长周期运行稳定性,对转定子之间的气隙流动特性进行了研究,采用数值模拟方法对冷却工质在电机转定子之间气隙内的泰勒库特流动进行模拟,获得了气隙和转速变化下的涡流场信息,对比分析不同条件下的涡形态。结果表明,当雷诺数从8 000开始增大时,随着雷诺数的增加,泰勒涡变得越来越清晰越来越大,当雷诺数增大到16 000以后,泰勒涡结构发生了严重的扭曲。随着半径比的增大,流体的流动特性更加趋近于剪切作用起主导的平板库特流动。

    2022年04期 v.50;No.598 71-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1167K]
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  • 高速潜水轴流泵固液两相流及磨损特性研究

    曹卫东;张洋杰;郝福合;

    为探讨高速潜水轴流泵输送含沙水时叶轮的磨损情况,采用Particle非均相流模型和Finnie磨损模型对高速潜水轴流泵内固液两相流进行数值模拟,揭示了不同流量和颗粒直径条件下高速潜水轴流泵叶轮流道内的两相流动规律。结果表明:在叶片压力面上,固相颗粒主要集中于出口处和靠近轮毂处;在叶片吸力面上,固相颗粒主要集中在进口处;随着流量的增大,在压力面上,固相颗粒分布范围有所减小,但是固相体积分数相对提高,导致磨损程度也相应的增大;在叶片压力面中间流线处,流量为400 m~3/h时,叶片进口和出口附近固相体积分数较大,其中叶片出口附近达到最大为26%;在轮毂流线处,叶片进口的固相体积分数在流量为300 m~3/h时最大,为20.6%,叶片出口附近的固相体积分数在流量为400 m~3/h时最大,为41.1%;随着固相颗粒粒径的增大,颗粒运动速度从23.80 m/s增大至24.89 m/s,运动轨迹向轮缘处靠近,叶片压力面出口处、轮毂处以及吸力面进口处磨损明显增大。

    2022年04期 v.50;No.598 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1090K]
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应用技术

  • 可调文丘里管水力空化发生特性研究

    张阳;李杰;

    为探究可调式文丘里管内部流场的空化特性,采用k-ε湍流模型和Zwart空化模型,利用FLUENT软件模拟不同参数条件下对空泡分布、流场压力、流速等空化特性的影响规律,并结合高速摄影系统进行试验验证。研究表明:在一定范围内增大流场的入口压力,可以提高空化效果,但会受到结构参数的限制;出口压力主要作用于下游流场,影响空泡发展,出口压力越大,空化程度越弱;增大空化器的喉部直径,流体的扰动强度和变化梯度下降,空泡数量减少。试验与仿真结果表明,当入口压力为0.9 MPa、出口压力为大气压、喉部直径为1.5 mm时,该装置产生空化现象的效率最高。

    2022年04期 v.50;No.598 85-91+98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1574K]
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  • 不同低温级工质水蒸气热泵复叠系统性能分析

    王哲;胡开永;魏国东;梁政;

    为了使水蒸气热泵系统处于高效工况下运行,提出了水蒸气热泵复叠系统并选择了7种常见热泵工质作为低温级,与水蒸气热泵组成复叠系统,扩大了余热回收范围及提升温度区间。通过理论研究了低温级蒸发温度对复叠系统性能的影响,不同低温级冷凝温度对复叠系统的影响。结果表明,低温级蒸发温度从10 ℃上升至30 ℃,低温级压缩机耗功均呈下降趋势;所有低温级工质的低温级性能系数EER_d、水蒸气热泵复叠系统性能系数EER_f均呈上升趋势。低温级冷凝温度从45 ℃上升至65 ℃,低温级压缩机耗功均呈上升趋势;低温级EER_d也随之下降;不同工质的水蒸气热泵复叠系统EER_f都存在最佳性能系数,R717的EER_f始终最高。综合考虑,低温级工质选择R717时水蒸气热泵复叠系统性能最佳。

    2022年04期 v.50;No.598 92-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 932K]
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  • 大型混流泵站流道优化与模型试验

    杨平辉;李彦军;彭玉成;

    大型排涝泵站当出水侧水位变幅较大,且最低水位又较低的情况下通常采用低驼峰出水流道。针对低驼峰出水流道的优化设计方法仍不够成熟,导致泵装置效率水平较低的问题,以樊口二站为工程背景,优化和试验研究了一种采用肘形进水-低驼峰出水形式的立式混流泵装置。重点对低驼峰出水流道型线进行了优化分析,结果表明低驼峰段流速较高容易产生脱流和漩涡,应在立面方向上尽量压缩脱流和漩涡区的空间,适当延长驼峰段的水平长度,同时在平面宽度方向上要逐渐扩散,待驼峰段流态稳定和流速降低后再将流道压低并以光滑曲线逐步过渡到流道出口。将优化后的进出水流道匹配优选的水泵模型,进行泵装置模型试验,在净扬程为9.49 m,单机流量为31.38 m~3/s时,最高装置效率为81.26%,说明流道优化效果明显,可为同类型泵装置的优化设计提供参考。

    2022年04期 v.50;No.598 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1143K]
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