0 引言

隨著社會對環(huán)保節(jié)能的重視，作為汽車動力的核心部件，發(fā)動機的環(huán)保節(jié)能技術(shù)發(fā)展備受關(guān)注

。在目前激烈的市場競爭中，發(fā)動機的輕量化及緊湊化設(shè)計尤其受到也來越多的重視，對水泵提出的要求：體積小、重量輕、成本低、工藝性好、可靠性高

。

【跑塘】因為你的跑塘從而促成業(yè)務成交，這與我們多次的客戶走訪離不開關(guān)系，沒有人能夠躺在家里就能把業(yè)務做好，特別是我們所從事的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)服務人員，一線養(yǎng)殖戶的信息相對閉塞，獲取外界實時信息的能力相對來說比較有限，只有我們?nèi)サ教令^一線進行宣傳推廣，養(yǎng)殖戶才能夠更加充分地了解到公司優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和細致的服務，進而選擇使用相關(guān)產(chǎn)品。

當前車用水泵在結(jié)構(gòu)的標準化、模塊化及先進材料和工藝的應用上取得較大的發(fā)展，葉輪采用注塑材質(zhì)，泵體、蝸殼等大量應用壓鑄鋁等，在水泵更輕更緊湊的同時，帶來新的問題。由于鑄鋁材料抗汽蝕性較差，使得鑄鋁水泵相對鑄鐵水泵更容易被汽蝕破壞，輕則產(chǎn)生噪音和振動，水泵性能下降，嚴重時會導致泵體汽蝕穿孔破裂，影響發(fā)動機正常工作。

目前水泵的汽蝕余量無法通過理論計算直接求得，汽蝕試驗是確定水泵汽蝕余量的唯一可靠方法，本文將基于汽蝕發(fā)生的基本理論，探索借助CFD軟件對水泵汽蝕余量進行計算及預測的方法。

1 泵內(nèi)汽蝕現(xiàn)象及危害

水泵在運轉(zhuǎn)過程中，過流部分的局部區(qū)域，在一定溫度下，當液體內(nèi)部壓力降低至該溫度下的飽和蒸汽壓力時，液體便在該處開始汽化，產(chǎn)生蒸汽并形成氣泡，氣泡隨液體向后流動至高壓處時，氣泡周圍的高壓液體，致使氣泡急驟地縮小直至重新凝結(jié)為液體，在氣泡凝結(jié)的同時，周圍液體將以高速填充空穴，發(fā)生相互撞擊而形成水擊，這種現(xiàn)象發(fā)生在固體壁上將使過流部件受到?jīng)_擊破壞，上述產(chǎn)生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭到破壞的過程就是泵中的汽蝕過程

。

部分縣級山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)存在運行不穩(wěn)定情況，如個別無線廣播啟動后不能及時復位；無線廣播站設(shè)施裸露，風吹日曬容易老化，造成設(shè)備失靈；短信發(fā)送平臺經(jīng)常死機，出現(xiàn)短信發(fā)送不出的情況等。

汽蝕發(fā)生時產(chǎn)生的氣泡將改變流道內(nèi)流速的分布，使水泵的流量、揚程的降低，效率下降，同時引起振動產(chǎn)生噪聲，長時間的汽蝕會使過流表面產(chǎn)生疲勞剝落，產(chǎn)生不可逆的損壞，影響使用壽命，嚴重時導致事故發(fā)生。因此，不希望汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

2 汽蝕產(chǎn)生機理及預防

2.1 汽蝕發(fā)生機理

國內(nèi)外學者對汽蝕機理進行了大量的研究，并提出了許多的觀點和理論，其中最具代表性的是Knapp的“氣核理論”

。認為液體中存在微小的汽核，汽核使液體的抗拉強度降低，當液體的壓強低于飽和蒸汽壓力時，汽核迅速膨脹形成氣泡，導致汽蝕發(fā)生。隨著技術(shù)的進步，測量儀器和測量手段的提高，進一步證實了汽核是誘發(fā)氣泡，導致汽蝕的直接原因之一。

車用水泵普遍采用離心式水泵

。一般認為，在離心泵的過流區(qū)域中，壓力最低區(qū)域位于離心泵葉輪入口偏后位置，并且葉輪入口附近壓力隨著流量的增大而逐步降低，因此該區(qū)域為離心泵最易且最先發(fā)生汽蝕區(qū)域。但統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，基于輕量化設(shè)計的車用水泵，汽蝕多發(fā)生于泵體。這是因為葉輪材質(zhì)為PPS+GF40，具有較強的抗汽蝕能力，而本體采用鑄鋁材質(zhì)，抗汽蝕能力相對較弱。與此同時，葉輪形式的不同也影響汽蝕發(fā)生的位置，對于開式或半開式的葉輪，汽蝕多發(fā)生于與葉輪配合的蝸殼的錐面，見圖1上圖；對于閉式葉輪，汽蝕多發(fā)生于蝸道的隔舌位置，如圖1下圖。

根據(jù)離心泵發(fā)生汽蝕條件的理論關(guān)系

，水泵在運行過程中是否發(fā)生汽蝕，與泵本身的抗汽蝕性能與泵的使用條件和邊界兩個方面有關(guān)，因此，引入泵的汽蝕余量NPSHr(又稱必需汽蝕余量)和裝置汽蝕余量NPSHa兩個參數(shù)。水泵不發(fā)生汽蝕的條件： NPSHa > NPSHr。

裝置汽蝕余量NPSHa：表示泵進口處液體具有的全部水頭減去汽化壓力的凈剩水頭，大小由吸入裝置決定，值越大泵越不容易發(fā)生汽蝕。必需汽蝕余量NPSHr：表示泵不發(fā)生汽蝕，要求在泵進口處單位重量液體具有超過汽化壓力水頭的富余量，大小由泵本身幾何參數(shù)決定，值越小泵抗汽蝕能力越強。

圖2顯示了汽蝕余量隨流量變化的趨勢，NPSHa隨流量的增加而較小，NPSHr隨流量的增加而增加。NPSHa與 NPSHr的差值越大，越不容易發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。

裝置汽蝕余量

的理論計算見公式(2)。

第3步：令Zi=P1i-P0i，計算的95%CI，若Zi＞0，且大于的95%CI上限，則該患者被視作適合于A處理，用newsubgroup=1表示；若Zi＜0，且小于的95%CI下限，則該患者被視作適合于B處理，用newsubgroup=2表示；其他個體被分至亞組C，用newsubgroup=3表示。

2.2 汽蝕的預防措施

2.2.1 減小必需汽蝕余量NPSHr

泵的必需汽蝕余量NPSHr的理論計算見公式(1)。

(1)

—葉片進口稍前的相對速度；

這時，同學們才小聲議論，并陸續(xù)舉報：“白虎隊”成員小王在班上扯女生頭發(fā)，小曹拿別人東西不還，小黃和值日生“叫板”，小但總在放學路上欺侮同學，小胡經(jīng)常逼迫別人叫他“老大”……做錯事不可怕，可悲的是他們似乎并不知道自己錯在哪里。

式中：

—葉片進口稍前的絕對速度；

—重力加速度；

—葉片進口壓降系數(shù)；該值與水泵進口處的幾何形狀(葉片數(shù)、沖角、葉片厚度及分布等)有關(guān)。

另一方面，線下渠道就更加豐富，例如可以與揚州廣陵書社合作，廣陵書社一直致力于挖掘江蘇豐厚的地方文化底蘊和學術(shù)資源，出版了大量古籍圖書，書畫收藏和反映江蘇各地風俗面貌、歷史文化的書籍。如果可以與廣陵書社合作，那么微信公眾號則會受到來自各地專家學者的關(guān)注，這不僅有利于傳播揚州文化，還有助于增強揚州文化的影響力。此外，社會發(fā)展學院和文學院的老師在外出交流訪談時也可以推廣此公眾號。

根據(jù)公式(1)，減小

，可通過減小

、

和

實現(xiàn)，常采取的措施有：a) 適當增大葉輪進口直徑和葉輪出口寬度；b) 加大葉輪前蓋板進口部分曲率半徑；c) 增大葉片進口寬度；d) 葉片進口邊適當向入口方向延伸等。以上措施會減小水的流速，相應地減小壓力降和水力損失，但流速過度減小會導致產(chǎn)生停滯區(qū)和反向流，造成汽蝕性能的惡化。

2.2.2增大裝置汽蝕余量

(3) 仿真分析：設(shè)置水泵轉(zhuǎn)速、流量、流體介質(zhì)參數(shù)等，將水泵的進口壓力作為變量，計算不同進口壓力下水泵的出口壓力。見圖4。

香娭毑哪一年嫁到白家灣來的似乎也沒有個準數(shù)，香娭毑痛苦地回憶往事的時候，有時說是1948年，有時又說是1949年，香娭毑的老公寶剛爹在幸福地回憶往事的時候，則有時說是1949，有時又說是1948年。老倆口自己都搞坨數(shù)不清，別人就更不用說了，這也無關(guān)緊要，緊要的是，香娭毑是寶剛爹的爺娘耍了一點手腕用現(xiàn)在的話說叫做陰謀詭計騙過來的。

(2)

根據(jù)公式(2)，增大

，可采取的措施如有：a) 增大

，泵的吸入口增壓；b) 減小泵的吸入高度；c) 減小泵前水力損失，如減少閥的使用、縮短管的長度、增大管的直徑等；d) 降低液體的溫度，減小飽和蒸汽壓力。概括為增壓、降高、減阻、降溫。

3 汽蝕余量與水泵的設(shè)計

汽蝕余量對于水泵的設(shè)計是一個十分重要的基本參數(shù)。基于2.1的汽蝕條件理論，為防止水泵汽蝕，水泵設(shè)計時必須根據(jù)具體的汽蝕性能要求進行設(shè)計和驗證，如果用戶給定了具體使用條件，則設(shè)計泵的汽蝕余量NPSHr必須小于按使用條件確定的裝置汽蝕余量NPSHa。

(1) 流體域提?。簩ㄋ萌~輪、蝸道、進口和出口部分的流體部分的空間區(qū)域提取出來，進出口封閉并實體化處理，建立流體域?qū)嶓w模型，見圖3。

這些汽蝕余量有如下的關(guān)系：

≤(

)

≤

≤(

)

(3)

表1為某機型發(fā)動機水泵的開發(fā)輸入，根據(jù)輸入的水泵使用邊界，通過公式(2)、(3)可以提出水泵設(shè)計的必需汽蝕余量指標。

根據(jù)公式(2)，計算水泵裝置汽蝕余量如下：

根據(jù)公式(3)，安全余量系數(shù)取1

3，得泵的汽蝕余量為：

=[

]

1

3=

1

3=3

89m

通過計算，該機型水泵的

的設(shè)計指標3.9m。參考此指標進行水泵葉輪、渦道設(shè)計， 保證設(shè)計完成的水泵

≤3

89m，欲提高泵的汽蝕性能，可參考2

2

1中的理論及措施盡量減小

。

設(shè)計完成的水泵，需要進行汽蝕試驗(參JB/T8126.2)測出臨界汽蝕余量

，此時

=

，以此來判斷水泵是否滿足設(shè)計指標。要完成水泵的汽蝕試驗，必須具備滿足標準的試驗設(shè)備及臺架，并制作水泵試驗樣件、試驗工裝，然后進行臺架安裝及測試，最后進行數(shù)據(jù)處理，此過程驗證周期長，費用高。有的水泵，需要多輪的設(shè)計改進才能滿足汽蝕余量性能指標，按此試驗方法驗證水泵汽蝕性能嚴重制約水泵的開發(fā)進度和開發(fā)成本。

4 臨界汽蝕余量的仿真計算

隨著汽蝕理論研究的深入及流體仿真軟件功能的完善，借助計算流體力學(CFD)仿真軟件進行水泵汽蝕余量的計算與模擬成為可能

。本文中使用的CFD軟件為PumpLinx，為一款針對泵閥類仿真的專業(yè)軟件，集成先進的全空化模型，可以精確模擬包含空化在內(nèi)的流動問題。

話音剛落，市旅游發(fā)展委主任呂玲回答說：“我市旅游資源最大的特點是山水生態(tài)資源豐富，現(xiàn)有20家國家A級景區(qū)都在山間與鄉(xiāng)村。一直以來，我們都是通過大力發(fā)展鄉(xiāng)村旅游帶動全域旅游。下一步，我們將以建設(shè)‘國內(nèi)高端鄉(xiāng)村旅游目的地’為目標，進一步整合資源，打造精品，在實施‘三化’上下功夫，不斷推動鄉(xiāng)村旅游提質(zhì)升級?！?/p>

將設(shè)計完成的水泵三維模型，進行如下基本步驟操作：

目前通過汽蝕試驗來驗證NPSHr是唯一可靠的方法，試驗方法見JB/T8126.2

。通過試驗繪制揚程與汽蝕余量的曲線，揚程下降3%時的裝置汽蝕余量即為臨界汽蝕余量NPSHc。通過汽蝕試驗，一方面可以驗證設(shè)計的泵是否滿足設(shè)計要求的NPSHr值(基于客戶具體使用條件計算)；另一方面，對于已有的泵，考慮一個安全余量，得到許用汽蝕余量[NPSH](一般取(1.1-1.5)NPSHc)，可以作為用戶確定使用邊界或幾何安裝高度的參考和依據(jù)。

(2) 仿真前處理：將處流體域模型導入到仿真軟件中，對模型進行邊界切分定義、網(wǎng)格劃分、創(chuàng)建交互、模型調(diào)用及邊界設(shè)置等。

根據(jù)教育部辦公廳《關(guān)于開展全國農(nóng)村學校藝術(shù)教育實驗工作的通知》（教體藝廳[2000]1號）精神，湛江市霞山區(qū)于2013年被教育部確定為“全國農(nóng)村學校藝術(shù)教育實驗區(qū)”，并于2016年底順利通過省級驗收。

繼續(xù)以第3章中提及的某機型發(fā)動機水泵設(shè)計為例，如圖3所示。在CFD仿真軟件中模擬汽蝕試驗的過程，水泵轉(zhuǎn)速3500rpm，流量為420L/min，介質(zhì)為80℃的清水，水泵的進口壓力由120KPa開始逐次降低，每個進口壓力下，水泵運行至出口壓力穩(wěn)定為止。圖5為不同進口壓力下，水泵進出口總壓的結(jié)果曲線圖。

對仿真完成的數(shù)據(jù)導出進行分析，見表2。并基于CFD數(shù)據(jù)計算生成水泵的汽蝕余量特性曲線圖，見圖6。

在紅磷及其三鹵化物或氯化亞砜的催化下，脂肪酸的a-H可被氯、溴取代生成a-鹵代酸，此反應被稱為Hell-Volhard-Zelin-Sky反應，反應機理如下：

根據(jù)汽蝕試驗方法，找到揚程下降3%對應的裝置汽蝕余量NPSHa，即為水泵臨界汽蝕余量值NPSHc，從而間接地確認了對應流量下水泵的汽蝕余量NPSHr。從表2可以看出，該水泵在流量為420L/min時的臨界汽蝕余量為2.9m，滿足第3章中提出的汽蝕性能指標3.89m的要求。

5 汽蝕試驗驗證

為了驗證基于CFD仿真計算的泵汽蝕余量的準確性，按仿真水泵的模型制作水泵樣件進行了的汽蝕試驗。試驗臺架見圖7。

汽蝕試驗的結(jié)果見圖8。從試驗結(jié)果看，該水泵樣件的汽蝕余量為3.13m，滿足3.89m設(shè)計要求。

對比CFD仿真計算結(jié)果和汽蝕試驗結(jié)果，以試驗結(jié)果基準，仿真結(jié)果的誤差為-7.3%，根據(jù)公式(2)分析，造成差異的原因為吸入裝置水力損失 h

，汽蝕余量的計算時該項忽略，而實際的汽蝕試驗中含有該項損失，因為試驗過程中存在管道的沿程損失及管接頭、彎管引起的局部壓力損失。

到20周，寶寶體重增加到300克，從16周的120克到20周的300克，這4周時間里寶寶增重180克，平均每周才45克。孕婦到20周應該可以增重4千克。如果孕媽媽想要控制體重，這時增重3千克即可，因為在20周前增重的4千克里有2千克是非必需增重的間質(zhì)，相對而言可以減少一點，所以增重3千克也可以。

6 結(jié)論及展望

1、水泵的汽蝕余量是水泵設(shè)計的重要參數(shù)之一，目前通過汽蝕試驗來驗證NPSHr是唯一可靠的方法。本文通過CFD仿真軟件模擬汽蝕試驗過程的方法來獲取水泵NPSHc，在水泵設(shè)計階段即可其汽蝕性能進行評估，無需制作樣件進行試驗驗證，可大大縮短研發(fā)周期及降低研發(fā)成本。

2、通過仿真結(jié)果跟試驗結(jié)果進行對比，誤差可控制在10%以內(nèi)，考慮到汽蝕試驗本身亦存在一定誤差，認為通過CFD仿真計算汽蝕余量的方法有效。

目前，在計算機、手機等設(shè)備日益普及的情況下，移動學習也加快了發(fā)展的腳步，以其高效性與便捷性的特點，基本滿足當代大學生的學習需求。但許多學生使用移動設(shè)備并不用來學習，他們甚至不知道什么叫移動學習。通過調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)存在這樣的現(xiàn)象：1）百分之三十的學生沒有聽說過移動學習這一名詞，他們主要注重的是移動設(shè)備的娛樂性，如：打游戲、聊天等性能。2）百分之七十的學生對移動學習感興趣，但由于不了解與不普及，所以不會使用移動學習或由于家庭條件與學習環(huán)境所限，并沒有能力使用移動設(shè)備進行移動學習[2]。

3、基于目前的研究結(jié)果，可以在仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上，增加吸入裝置水力損失 h

的參數(shù)修正，來進一步提升仿真結(jié)果的準確性。

[1]高文, 劉波. 現(xiàn)代汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的發(fā)展趨勢[J]. 交通科技與經(jīng)濟, 2007, 9(3):49-50.

[2]成曉北, 潘立, 鞠洪玲. 現(xiàn)代車用發(fā)動機冷卻系統(tǒng)研究進展[J]. 車用發(fā)動機, 2008(1):1-7.

[3]劉建衛(wèi)，郭瑞，孫傳利，田少聰. 車用發(fā)動機水泵水封結(jié)晶漏水機理分析及改進驗證[J].內(nèi)燃機，2022,38(01):39-44.

[4]王勇，劉厚林, 談明高. 泵汽蝕研究現(xiàn)狀及展望[J]. 水泵技術(shù)，2008,(01):1-4+10.

[5]R.T.柯乃普. 空化與空蝕[M]. 水利電力出版社, 1981.

[6]關(guān)醒凡. 現(xiàn)代泵技術(shù)手冊[M]. 宇航出版社, 1995.

[7]全國內(nèi)燃機標準化技術(shù)委員會歸口. 內(nèi)燃機 冷卻水泵 第2部分: 總成試驗方法: JB/T8126. 2[S]. 北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[8]楊勇，蔣文萍，楊昆，等. 基于CFD的汽車水泵優(yōu)化設(shè)計[J]. 排灌機械工程學報，2014,32(6):477-481.

[9]李偉，施衛(wèi)東，張華裴，等. 基于CFD的發(fā)動機冷卻水泵汽蝕性能預測[J]. 排灌機械工程學報，2012.30(02):176-180.