- 钱波;尚欢欢;李倩倩;王世宇;
针对某离心泵的压力脉动幅值过高的问题，采用定常数值模拟方法分析泵内流场形态，并提出了在叶片中段局部增厚的设计，该设计旨在调整泵内流场，提高叶轮出口能量周向分布均匀性以降低压力脉动。对改进前、后的离心泵进行了定常和非定常数值模拟分析，并对改进前的离心泵进行了水力性能试验，其在120 m~3/h设计流量点的扬程为23.4 m；试验测得的泵特性曲线和定常数值模拟得到的泵特性曲线特征相符。对比改进前、后的离心泵数值模拟结果发现，采用叶片中段局部增厚设计的改进型叶轮水力性能和原型叶轮接近，两款叶轮的模拟扬程仅相差0.3 m，最高效率相差1%以内，改进型叶轮的最佳效率点相对原型叶轮从130 m~3/h左移到120 m~3/h。改进型叶轮出口拥有比原型叶轮更均匀的能量周向分布，泵内监测点的叶频压力脉动幅值相对原型叶轮降低了16.4%～49.4%，泵内压力脉动强度水平也整体下降。对比结果表明，叶片局部增厚设计可有助于降低泵内压力脉动，进而抑制泵振动。本研究所涉及的叶片局部增厚设计可为其他需要降低压力脉动的离心泵改进设计提供参考。
2025年05期 v.53;No.625 22-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 2520K] [下载次数：152 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] - 偶国富;李志豪;金浩哲;陈凤官;刘骁飞;陈贤洮;梁春雷;刘鹏;
针对常用阀杆填料密封环及配合间隙设计方法无法满足高压球阀工况要求的问题，根据高压氢气球阀的结构与填料受力特征，对球阀内部流场特性及密封结构进行研究，考察了不同石墨填料高度、压缩率、摩擦系数、配合间隙对阀杆密封性能的影响规律。结果表明，阀门关闭过程中的最大流速发生在阀芯通道出口处，为32.4 m/s；填料环流固交界面处压力波动为13 700 Pa，流速在0～4 m/s范围内，对密封设计影响可以忽略，而压缩率、配合间隙对密封性能的影响则比较大。摩擦系数的增加可以有效提升接触压力，但会加剧密封环磨损。综合考虑，确定最优填料密封环尺寸为总高度20 mm、配合间隙0.1 mm、压缩率22%、摩擦系数0.1，搭建阀杆密封性能试验机，验证了该密封结构在常温和45 MPa高压下的密封性能（无泄漏），证实了设计的可靠性。研究结果可为高压球阀阀杆填料密封的设计提供参考。
2025年05期 v.53;No.625 30-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 2484K] [下载次数：234 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：10 ] - 时国华;傅豪杰;李昕悦;周文博;
为了探究冰浆流速、冰浆入口含冰率和冰晶粒径对蓄冰槽蓄冷周期的影响，建立并试验验证了蓄冰槽内冰浆动态存储模型，试验和模拟研究了开口式蓄冰槽内动态冰浆蓄冷特性。结果表明，当冰晶粒径为0.8 mm时，蓄冰槽最大蓄冷能力对应的含冰率为29.5%，富冰层厚度扩展到槽底；增大冰浆流速和提高冰浆入口含冰率均能大幅缩短蓄冰槽蓄冷周期；当冰浆入口流速由0.5 m/s增至0.9 m/s时，蓄冷周期缩短了约41%；当冰浆入口含冰率由1%增至3%时，蓄冷周期缩短了约66%，当冰浆入口含冰率由5%增至9%时，蓄冷周期缩短了约42%。考虑到冰浆运输时存在的冰堵现象，采用冰浆入口含冰率为5%～7%、冰浆入口流速为0.5～0.7 m/s，可经济有效地保障较短的蓄冷周期；当蓄冷能力相同时，冰晶粒径对蓄冰槽蓄冷周期的影响可忽略。研究结果为冰浆蓄冷系统的蓄冷运行及电力调控响应应用提供理论参考。
2025年05期 v.53;No.625 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1829K] [下载次数：114 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 李德顺;强仕林;
针对含尘环境下灰尘颗粒冲蚀叶片表面造成磨损后导致通风效率下降的问题，开展了轴流风机翼段冲蚀磨损动态预测的研究。通过模拟风机三维翼段在气固两相流作用下的冲蚀过程，研究了灰尘颗粒冲蚀直翼段表面的动态演化过程，并分析了不同来流速度工况下翼段表面磨损形貌变化情况及其对气动性能的影响。研究结果表明：随着冲蚀时间的推进，翼段表面前缘的冲蚀磨损累积效应显著，颗粒对翼段表面的磨损程度逐渐加剧，冲蚀小坑的深度不断增加，当灰尘和翼段表面相对速度为25 m/s、冲蚀时间达到80 h时，翼段表面最大冲蚀深度接近1 mm，翼段表面磨损形貌的变化引起了翼段表面压力系数的波动和静压力的紊乱。此外，随着来流速度的增加，吸力面发生流动分离的位置逐渐后移，近壁区流动趋向不稳定。研究成果可为风机设计的优化和提高其在恶劣环境下的耐用性提供科学依据。
2025年05期 v.53;No.625 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 2307K] [下载次数：48 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 刘广兵;董文平;夏添;文宏刚;朱祖超;李晓俊;任启乐;
针对某50 MW光热电站用熔盐泵性能不足，过流部件流动效率低下的问题，以泵空间导叶作为研究对象，开展多目标优化设计。采用主成分分析方法对导叶几何参数进行识别，确定了对泵性能影响显著的5个几何参数作为优化变量，即导叶最大外流线直径D2、导叶进口角α1、导叶出口角α2、导叶叶片包角φ和叶轮与导叶径向安装间隙L2。利用回归向量机结合RBF神经网络构建了泵效率、扬程与优化变量之间的近似模型，并通过R2方法进行模型精确度分析，其值大于0.95，满足误差要求；基于MOEA/D算法进行导叶几何参数寻优，获得优化导叶最佳几何参数取值，并进行了工程设计，得到了优化导叶样件；对比分析了导叶优化前、后对泵性能的影响规律。结果表明，最优设计参数为D_2=451 mm,α_1=21.2°，α_2=88.1°，φ=94.5°，L_2=4.5 mm，优化后泵扬程提升了4.98%，效率提升了4.32%，水力性能提升明显，泵内压力梯度变化更为平稳，其动静压能转化效率提升，流动分离涡的强度及大小均有明显削弱，水力损失降低，泵流动特性改善明显。研究结果对熔盐泵的优化设计提供参考。
2025年05期 v.53;No.625 56-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 2222K] [下载次数：100 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 李铭浩;张世功;张洪信;王冲;
针对传统容积泵结构复杂且自密封性差的问题，设计了一种双作用式五叶刮板泵。利用上下刮板取代传统叶片泵的往复运动叶片，形成一种新型无阀式、结构紧凑的流体动力装置。基于2.5D动态网格耦合粘性壁面策略和试验测试相结合的方法，对双作用式五叶刮板泵进行流固耦合分析，得到了在流场特性影响下，转子-刮板在压力载荷作用下的应力分布以及变形量分布特性，以及转子-刮板的模态特性。结果表明：流固耦合作用对转子-刮板结构影响较大，转子-刮板的应力和变形随转速的增大而减小，当转速由900 r/min增至2 700 r/min，最大von-Mises应力减小24.56%，最大变形减小13.79%；不同负载压力对转子-刮板各阶振动频率没有明显变化，湿模态振动频率略低于流固耦合作用下的振动频率。该研究为双作用式五叶刮板泵的结构优化设计提供了一定的参考。
2025年05期 v.53;No.625 64-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 2747K] [下载次数：52 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 吴育新;罗海涛;周立群;
为提高换热器传热效率，提出螺旋扭带与纳米流体协同强化传热的方法，研究了复合强化方案的传热性能。以Al_2O_3-H_2O纳米流体为工质，基于经典纳米流体热物性模型计算密度、比热容、黏度及导热系数等参数。通过计算流体力学（CFD）方法建立三维数值模型，模拟内插扭带换热管的流动与传热特性，并采用文献试验数据验证模型可靠性（最大相对误差为10.9%）。对比分析表明：相较于纯水-光管基准组，纳米流体-螺旋扭带管复合方案使表面传热系数提升35.18%，但压降增加576 Pa。研究揭示纳米颗粒体积分数与质量流量的耦合影响规律：纳米颗粒体积分数从0.5%增至4%时，努塞尔数（Nu）从57.1降至51.5，归因于黏度激增削弱对流效应；质量流量从0.1 kg/s增至0.4 kg/s时，螺旋扭带管较光管的Nu值增益从4.3%扩大至11.7%，验证了高流量工况下二次流与纳米颗粒热输运的协同机制。研究成果可为高效换热器设计提供理论支撑。
2025年05期 v.53;No.625 73-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1593K] [下载次数：51 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ]