多級變速螺桿泵基礎理論與關(guān)鍵技術(shù)研究

螺桿泵具有結(jié)構(gòu)合理、節(jié)能環(huán)保、液力脈動小、輸送介質(zhì)的粘度適應范圍廣、輸送流量大、平穩(wěn)可靠、壽命長等顯著優(yōu)點，廣泛應用在石油、船舶工程、化工機械、環(huán)保等領(lǐng)域。本項目針對我國現(xiàn)有螺桿泵系統(tǒng)存在輸出壓力不高、螺桿壽命低、泵腔泄漏量大、汽蝕沖擊嚴重等關(guān)鍵技術(shù)難題，開展了螺桿齒形優(yōu)化設計及精確成形加工方法、流場特性分析、密封機理、汽蝕形成機理等方面的研究，提出了由二階光滑曲線組合而成的多級變速螺桿泵螺桿齒形設計方法，把外嚙合齒輪傳動引入螺桿泵泵腔內(nèi)，實現(xiàn)了螺桿泵的多級變速技術(shù)，增加了泵的輸出壓力，降低了泵腔內(nèi)發(fā)生汽蝕的可能性；建立了螺桿副嚙合特性的運動學模型及泵腔流體動力學模型，分析了泵腔內(nèi)汽—液—固多相耦合特性，獲得了螺桿泵泵腔壓力、速度、流量、功率等物理參數(shù)隨泵轉(zhuǎn)速及負載的變化關(guān)系，獲得了多級變速螺桿泵非穩(wěn)態(tài)流場特性分析方法；建立了泵腔間隙泄漏壓差流和剪切流模型，分析了輸送介質(zhì)特性與螺桿轉(zhuǎn)速、壓差對泵泄漏的作用機理，揭示了螺桿泵壓差、傳輸介質(zhì)、螺桿嚙合間隙、桶壁間隙等參數(shù)對系統(tǒng)的泄漏量、容積效率等動態(tài)特性的影響規(guī)律；針對螺桿泵汽蝕導致的螺桿泵系統(tǒng)噪音增加、螺桿壽命降低的關(guān)鍵難題，分析了螺桿泵安裝高度、傳輸介質(zhì)、嚙合間隙、轉(zhuǎn)速等對螺桿泵汽蝕特性的影響規(guī)律，揭示了螺桿泵汽蝕現(xiàn)象的形成機理；研究了加工過程刀具進給路徑、成形刀具齒形誤差等對螺桿齒面精度的影響規(guī)律，提出了基于等距面法的螺桿加工刀具齒形設計方法，項目的研究最終為螺桿泵的設計和制造提供理論依據(jù)。 2100433B

提出基于二階光滑螺桿齒形曲線組合的多級變速螺桿泵，大幅度降低螺桿齒面磨損，增加螺桿使用壽命；首次將外嚙合齒輪傳動引入螺桿泵泵腔內(nèi)，實現(xiàn)螺桿泵的多級變速，提高泵的輸出壓力。應用流體力學理論，研究多級變速螺桿泵泵腔內(nèi)氣-液-顆粒多介質(zhì)流場運動學、動力學特性；建立非接觸式螺旋槽端面微觀流體動力學模型，描述非穩(wěn)態(tài)工況下多級螺桿泵系統(tǒng)的密封特性和行為；運用匿名函數(shù)法求解螺桿-刀具接觸線方程，獲得成型刀具廓形，綜合考慮齒形幾何參數(shù)、刀具形位參數(shù)等對齒面加工精度的影響；提出一種以仿真分析和實驗相結(jié)合的螺桿泵汽蝕綜合監(jiān)測方法，建立螺桿泵汽蝕預估方案及控制措施。本項目的研究成果將豐富和發(fā)展螺桿泵設計制造理論和方法，為開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的螺桿泵奠定基礎。

水壓變量泵是水壓傳動技術(shù)在行走機械和船舶舵機控制等行業(yè)應用所需的關(guān)鍵元件。本項目在我校已有研究工作的基礎上，通過理論分析和實驗研究相結(jié)合的方法，對海(淡)水液壓變量泵中面臨的關(guān)鍵基礎技術(shù)，如關(guān)于水的液壓橋路理論及變量泵控制閥的動靜態(tài)特性、變量機構(gòu)摩擦副的摩擦磨損與潤滑性能、阻尼孔阻抗特性及動靜壓支承理論、變量泵的級間耦合以及動態(tài)穩(wěn)定性等進行深入的研究，建立水壓變量泵穩(wěn)定性設計準則，提出水壓變量泵關(guān)

本項研究以江蘇省阜寧縣為例進行了縣級空間功能單元的劃分，在此基礎上在作為人文地理學基礎理論的中心地學說以及空間數(shù)據(jù)的離散化處理技術(shù)等方面取得了突出的學術(shù)成就。 1、在縣級空間功能區(qū)劃方面，確定了劃分的9個指標，即5個自然要素指標和4個人文要素指標（可利用土地資源、可利用水資源、水環(huán)境容量、生態(tài)重要性、自然災害危險性、人口集聚度、經(jīng)濟發(fā)展水平、城鎮(zhèn)影響度、交通優(yōu)勢度）。各個指標類型的賦值方式需要根據(jù)要素的自身特點來確定，賦值方式有：空間擴散賦值、面域單元賦值、離散化賦值三種類型。 根據(jù)指標項的內(nèi)在涵義及指標之間的相互關(guān)系，將8個指標項分為3種類型：第一類指標包括人口集聚度、經(jīng)濟發(fā)展水平、城鎮(zhèn)影響度和交通優(yōu)勢度4項指標，這四個指標從不同的視角刻畫了縣域各項事業(yè)的發(fā)展狀況；第二類指標包括生態(tài)系統(tǒng)脆弱性和生態(tài)重要性2項指標，通過這兩項指標的評價可以判斷出區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)應被保護的程度；第三類指標包括人均可利用土地資源和水環(huán)境容量2項指標，這兩項指標反映區(qū)域國土空間開發(fā)的支撐條件。 在8個單項指標評價的基礎上構(gòu)建縣域國土空間開發(fā)綜合評價指數(shù)，以該指數(shù)的結(jié)果為主要依據(jù)進行精確劃分。在指標分類歸并的基礎上，構(gòu)建出縣域國土空間開發(fā)綜合評價指數(shù)，并通過該指數(shù)區(qū)分出“發(fā)展”或“保護”兩類地域主體功能。為了便于管理，最后以行政村為基本行政單元進行空間落界。 2、在基礎理論研究方面，作為地理學兩大理論基石之一的中心地學說，由于其無法提供確定的時空參數(shù)條件，及其在演化過程模式上的缺失，致使其他空間結(jié)構(gòu)模型無法與其對接，也導致完整的區(qū)域空間結(jié)構(gòu)理論體系構(gòu)建上的困難。本項目深入解析了不同等級中心地產(chǎn)生與演化的過程機理，構(gòu)建了中心地等級體系的演化模型，推導分析和模擬結(jié)果顯示中心地等級體系的產(chǎn)生與演化可分為萌芽期、成形期、完善期、成熟期和提升期5個階段。受空間區(qū)位和中心性影響，中心地規(guī)模結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)存在顯著不同，不僅同一級中心地規(guī)模可以存在很大的差異，甚至低等級中心地規(guī)模可以超過高一級中心地，而位于中央位置的中心地最終可形成中心地集聚區(qū)。研究表明基于均質(zhì)平原假設條件，不僅可以形成均衡性的中心地功能結(jié)構(gòu)，同時還可衍生出不均衡的中心地規(guī)模結(jié)構(gòu)，從而完成了從純理論的空間均衡模式的推導向不均衡的現(xiàn)實模式的解釋和論證的轉(zhuǎn)變。 2100433B