国家水泵及系统工程技术研究中心
润滑脂皂纤维结构体系的研究进展
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｊｕｎ������ ２０１８ Ｖｏｌ������ ４３ Ｎｏ������ ６
ＤＯＩ： １０������ ３９６９ ／ ｊ������ ｉｓｓｎ������ ０２５４－０１５０������ ２０１８������ ０６������ ０２３
关键词： 润滑脂； 皂纤维结构体系； 表征方法； 润滑性能 中图分类号： ＴＨ１１７������ ２ 文献标志码： Ａ 文章编号： ０２５４－０１５０ （２０１８） ０６－１２８－０８
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｓｏａｐ Ｆｉｂｒｏｕｓ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｇｒｅａｓｅ
Байду номын сангаас
ＰＡＮ Ｊｉａｂａｏ１，２ ＱＩＡＮ Ｍｉｎｇ１ ＺＨＯＵ Ｂｉｎ１ ＴＡＮＧ Ｌｉｎｇｆｅｎｇ１
（１������ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｎｈｕｉ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈｕ Ａｎｈｕｉ ２４１０００，Ｃｈｉｎａ； ２������ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｒｅ Ｐｕｍｐｓ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）
潘家保１，２ 钱 明１ 周 彬１ 唐铃凤１
（１������ 安徽工程大学机械与汽车工程学院 安徽芜湖 ２４１０００； ２������ 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心 江苏镇江 ２１２０１３）
摘要： 润滑脂微观层面表现为润滑脂皂纤维高度缠结在一起构成的网状结构骨架， 基础油均匀填充在结构骨架间 隙内。 润滑脂的质量评价及性能变化机制分析过程中， 需要充分结合润滑脂皂纤维结构体系变化规律。 综述和分析润 滑脂皂纤维表征方法， 结合润滑脂皂纤维微观形貌表征的实验研究提出皂纤维结构的有效表征方法， 即采用有机溶剂 抽取并配合离心分离方法来有效提高润滑脂皂纤维表征的制样效果。 讨论润滑脂皂纤维结构的影响因素及规律， 指出 组分参数对润滑脂皂纤维结构产生直接影响， 环境因素变化导致的润滑脂性能衰退也将直接反应在润滑脂皂纤维结构 的演化过程中。 总结润滑脂皂纤维结构变化与润滑脂性能的关联性， 指出润滑脂的流变特性和润滑性能发生改变均与 润滑脂皂纤维结构结构的演化存在本质的联系。 分析润滑脂皂纤维结构体系研究中存在的不足并对下一步研究方向进 行了展望， 指出开展润滑脂皂纤维结构体系的定量表征将是后续的研究重点。
国家水泵及系统工程技术研究中心
新 型节水灌 溉技术 及装备研 究 、 泵 内流动数 值模拟 及实验 研究 、 人 工心脏 泵技 术 、 机 电一体化 泵技术 、 泵站 自
动控 制技术 、 试验 台及 其 自动化测控 系统设 计 、 园林 艺术工 程等方 面具有 国内外 领先水 平 。 历年来 ， 中心有 ２ ０ ０余项 成果通 过了省 部 级 以上鉴 定 ， 其 中获 国家 科技 进 步奖 ４项 ， 国家教 学 成 果奖 ２
检测机 构设在 本 中心 ， 江苏大 学流体机 械质量 技术检 验 中心 为 国家 认 可实 验室 。拥有 ５ ０ ０ ０ １ ３ １ 的多 功能 综 合实验室 和世 界一流 、 亚洲最大 的室 内喷灌试验 厅 ， 先后 购置 了具有 国际先 进水平 的三维 粒子成像 Ｐ Ｉ Ｖ测 试 系统 、 三维 Ｐ Ｄ Ｐ Ａ测试 系统 、 美 国的 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ和英 国的 Ｃ Ｆ Ｘ—Ｔ Ａ Ｓ Ｃ ｌ ｆ ｏ ｗ软件 、 国产 １ ８ Ｃ Ｐ Ｕ Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ操 作 系统 并 行机 群 、 美国 Ｓ Ｇ Ｉ Ｏ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ Ｖ Ｉ Ｏ图形工作 站 、 振 动噪声测 试 系统 、 高速摄 影仪 等仪器设 备 。拥 有 口径 １ ０ ０ ０ ｍ ｍ 的多 功能开式 水泵试 验 台 、 口径 ５ ０ ０ ｍｍ的多 功能水 泵模 型 泵段 及模 型 装置 试验 台 （ 立式、 卧式 各一 套 ） 、 自 吸泵试 验 台等 ， 达到 国家 ｌ 级 精度和 国际 Ａ级精 度 （ 草案） 的要 求 ， 综合 技术 指 标居 国内领 先水 平 。承担 着
Ｔｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｄ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｎａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｐ ｕｍｐ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐｕ ｍｐ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎｄ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｗａ ｓ
国内液下泵十大品牌公司液下泵型号厂家
国内液下泵十大品牌公司液下泵型号厂家1.上海阳光泵业制造有限公司上海阳光泵业制造有限公司，位于上海市金山工业园区，是国内泵业领域的佼佼者，是一家集研制、开发、生产、销售、服务于一体的大型多元化企业，注册资本高达8000万元，实力雄厚。
公司以科技创新为驱动，专注于各种泵类的研发与生产，主导产品涵盖了螺杆泵、隔膜泵、液下泵、磁力泵、排污泵、化工泵、多级泵、自吸泵、齿轮油泵、计量泵、卫生泵、真空泵、潜水泵、转子泵等多个系列，广泛应用于工业生产、建筑城镇供水、环保污水处理、市政工程、食品制药、水利电力、石油船舶等多种领域。
公司的主导产品包括螺杆泵、隔膜泵、液下泵、磁力泵、排污泵、化工泵、多级泵、自吸泵、齿轮油泵、计量泵、卫生泵、真空泵、潜水泵、转子泵等类别。
这些产品以优越的性能和精良的品质，赢得了各项专业认证证书及客户的广泛认可。
公司拥有一支专业的研发团队，由多名水泵专家和各类中高级工程师组成，他们不断致力于新产品的开发制造，每年都有新的升级换代产品问世，以满足市场的多元化需求。
公司在生产过程中，采用先进的CAD设计软件和CFD计算流体力学软件进行产品设计，确保产品的性能优越。
同时，公司还引进了一系列高精密的加工检测设备，如数控加工中心、等离子焊接机、全自动气体保护、半自动真空熔焊机、超频真空热处理设备、高效加工专机、理化和探伤设备等，使得公司的加工能力和技术水平在同行业中处于领先地位，充分保证了产品的质量。
上海阳光泵业制造有限公司的产品达二十大系列，一万多种规格。
这些产品广泛应用于工业生产、建筑城镇供水、环保污水处理、市政工程、食品制药、水利电力、石油船舶等多种领域，客户包括大庆油田、胜利油田、中国水利水电、浦项集团等世界知名企业。
公司凭借卓越的产品质量和完善的售后服务，赢得了广大客户的信赖和支持，成为了国内泵业领域的领军企业。
2.浙江林德伟特工程技术有限公司浙江林德伟特工程技术有限公司是一家中德合资企业，坐落于美丽的浙江省嘉兴市，是一家专注于蒸汽系统的节能方案、系统优化及提供高品质蒸汽阀门的专业制造、销售及技术服务的科技型企业。
基于MUSIG模型的气液两相流离心泵内部流动数值模拟
第３９卷 第４期Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．４袁寿其基于ＭＵＳＩＧ模型的气液两相流离心泵内部流动数值模拟袁寿其，何文婷，司乔瑞 ，袁建平，张皓阳，崔强磊（江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心，江苏镇江２１２０１３）收稿日期：２０２０－０４－１０；修回日期：２０２０－０５－０２；网络出版时间：２０２１－０４－０７网络出版地址：ｈｔｔｐｓ：／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１８１４．ｔｈ．２０２１０４０６．１１３９．０２６．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１７７９１０７）第一作者简介：袁寿其（１９６３—），男，上海金山人，研究员，博士生导师（ｓｈｏｕｑｉｙ＠ｕｊｓ．ｅｄｕ．ｃｎ），主要从事流体机械及排灌机械研究．通信作者简介：司乔瑞（１９８６—），男，河南开封人，研究员，博士生导师（ｓｉｑｉａｏｒｕｉ＠ｕｊｓ．ｅｄｕ．ｃｎ），主要从事泵内部流动机理及特性研究．摘要：为了解决气液两相流泵内部流动数值模拟中所采用的欧拉－欧拉双流体非均相流模型无法考虑气泡离散相粒子直径变化以及气相之间的聚合作用与破碎作用，导致在高含气量时的模拟结果与试验存在一定差距的问题，文中将一种新型的欧拉－欧拉双流体拓展模型，即ＭＵＳＩＧ模型用于气液两相流泵内部流动的数值模拟，通过与气液两相流工况外特性试验数据对比发现，入口含气率在５％左右时，ＭＵＳＩＧ模型计算得到的外特性曲线与试验结果整体趋势吻合较好；普通的欧拉－欧拉两相流模型在大含气率下与试验相差较大．基于ＭＵＳＩＧ模型，分析入口含气率对内部流动特性的影响，发现入口含气率的增加会引起内流失稳和流线紊乱，气相逐渐聚集在前盖板与流道中间部位，最后引起能量损失，叶轮出口压力下降．这些现象会随着入口含气率增加而逐渐加剧，最终扬程与效率均会随着含气率增加而下降．含气率小于３％时，内流较稳定；当入口含气率为５％时，扬程下降至３２ｍ，效率下降至５５％，推测此时流道内气相聚合，生成气囊．关键词：离心泵；气液两相流；ＭＵＳＩＧ模型；欧拉－欧拉双流体模型；外特性曲线中图分类号：Ｓ２７７．９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４－８５３０（２０２１）０４－０３２５－０６Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．２０．０１０４ 袁寿其，何文婷，司乔瑞，等．基于ＭＵＳＩＧ模型的气液两相流离心泵内部流动数值模拟［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０２１，３９（４）：３２５－３３０，３３７． ＹＵＡＮＳｈｏｕｑｉ，ＨＥＷｅｎｔｉｎｇ，ＳＩＱｉａｏｒｕｉ，ｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄｔｗｏ ｐｈａｓｅｆｌｏｗｉｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｂａｓｅｄｏｎＭＵＳＩＧｍｏｄｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＪＤＩＭＥ），２０２１，３９（４）：３２５－３３０，３３７．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄｔｗｏ ｐｈａｓｅｆｌｏｗｉｎｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｂａｓｅｄｏｎＭＵＳＩＧｍｏｄｅｌＹＵＡＮＳｈｏｕｑｉ，ＨＥＷｅｎｔｉｎｇ，ＳＩＱｉａｏｒｕｉ，ＹＵＡＮＪｉａｎｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＨａｏｙａｎｇ，ＣＵＩＱｉａｎｇｌｅｉ（ＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＰｕｍｐｓ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＥｕｌｅｒｉａｎ－Ｅｕｌｅｒｉａｎｔｗｏ ｐｈａｓｅｆｌｏｗｍｏｄｅｌｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｅｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄｔｗｏ ｐｈａｓｅｆｌｏｗｐｕｍｐｃａｎｎｏｔｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅａｉｒｂｕｂｂｌｅｓｄｉａｍｅｔｅｒｃｈａｎｇｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｉｓａｃｅｒｔａｉｎｇａｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｗｈｅｎｔｈｅｇａｓｃｏｎｔｅｎｔｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｈｉｇｈ．ＴｈｅＭＵＳＩＧｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈｉｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｅｘｐａｎｓｉｏｎｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｏｒｉｇｉｎａｌＥｕｌｅｒｉａｎ－Ｅｕｌｅｒｉａｎｍｏｄｅｌ，ｃａｎｃａｌｃｕｌａｔｅｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｓｈｏｗｓｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｇａｓｃｏｎｔｅｎｔｉｓａｂｏｕｔ５％，ｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅＭＵＳＩＧｍｏｄｅｌｈａｓａｓｌｉｇｈｔｄｅｖｉａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｅｘｐｅｒｉ ｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ｂｕｔｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｔｒｅｎｄｉｓｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｆｌｏｗｃｈａ ｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｓｉｄｅｔｈｅｐｕｍｐｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔＩＧＶＦ（ｉｎｌｅｔｇａｓｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎ）ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｇａｓｃｏｎｔｅｎｔｗｉｌｌｃａｕｓｅｅｎｔｉｒｅｆｌｏｗｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ；ｔｈｅｇａｓｐｈａｓｅｗｉｌｌｇｒａｄｕａｌ ｌｙａｃｃｕｍｕｌａｔｅｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｏｆｔｈｅｓｈｏｕｌｄａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌ；ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｄｒｏｐｓ．ＴｈｅｓｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｗｉｌｌｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｔｅｎｓｉｆｙｗｉｔｈｔｈｅＩＧＶＦｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ａｎｄｈｅａｄａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗｉｌｌｄｅ ｃｒｅａｓｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．Ｗｈｅｎｔｈｅｇａｓｃｏｎｔｅｎｔｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ３％，ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｔａｂｌｅ；ｗｈｅｎｔｈｅｉｎｌｅｔｇａｓｃｏｎｔｅｎｔｉｓ５％，ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｉｌｌｓｕｄｄｅｎｌｙｄｒｏｐ，ａｎｄｔｈｅｇａｓａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｃｃｕｒｓｉｎｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ；ｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄｔｗｏ ｐｈａｓｅｆｌｏｗ；ＭＵＳＩＧｍｏｄｅｌ；Ｅｕｌｅｒｉａｎ－Ｅｕｌｅｒｉａｎｔｗｏ ｐｈａｓｅｍｏｄｅｌ；ｐｕｍｐｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｕｒｖｅ 离心泵广泛应用于石油、化工及天然气输送、核电站等领域，与国民生计关系紧密［１－２］．由于泵的工作环境千差万别，常常出现各种特殊情况，例如多相流、空化、汽蚀等现象的发生．气液两相流是较为常见的一种多相流，指纯水流体中混入一定含量的空气．诸多研究发现，离心泵的性能与内部流动都会受到入口气体含量的影响．袁建平等［３］认为含气率达到１０％时，会出现气液分离现象，造成离心泵输水性能急剧下降；含气率逐渐增加的过程中，叶轮出口压力逐渐降低，说明气液两相流会造成离心泵一定程度的扬程损失．唐苑峰等［４］认为离心泵外特性会随着含气率增加而下降．ＳＨＡＯ等［５］通过可视化试验，证实了随含气率的增加，内部流动会呈现４种气液两相流流态，即泡状流、聚合泡状流、气囊流和气液分离流；结合离心泵外特性变化规律分析发现，两相流流型与外特性存在紧密联系，例如扬程与效率出现骤降时，同时也会伴随气囊流的出现．当前，随着纯水工况下离心泵内部流动数值模拟研究的深入，已经可以准确预测泵的性能．而对气液两相流泵的数值模拟工作开展相对较少，ＳＩ等［６］基于欧拉－欧拉双流体非均相模型，模拟分析了不同含气率下离心泵性能以及内流变化规律，但模拟中并未考虑气泡形变和气泡碰撞合并现象．当前，基于欧拉－欧拉双流体模型，将气体粒子的直径变化规律、聚合以及分裂等加入计算，延伸出ＰＢＭ－ＣＦＤ耦合模型与ＭＵＳＩＧ模型［７］．戈振国［８］基于ＰＢＭ－ＣＦＤ耦合模型，模拟分析了气泡直径和流型转变的规律对离心泵性能的影响．文中进一步探究另一种基于欧拉－欧拉双流体的拓展模型———ＭＵＳＩＧ模型用于气液两相流泵内部流动数值模拟的可靠性，进而分析含气率对内流场以及外特性的影响．１ 数值计算１．１ 模型泵参数模型泵采用单极单吸离心泵，基本参数中，比转数ｎｓ＝８８．６，叶片数Ｚ＝６，纯水工况下额定流量Ｑｄ＝５０ｍ３·ｈ，额定扬程Ｈ＝３４ｍ，额定转速ｎ＝２９００ｒ／ｍｉｎ．叶轮进口直径Ｄ１＝７４ｍｍ，叶轮出口直径Ｄ２＝１７４ｍｍ，叶片出口宽度ｂ２＝１２ｍｍ，泵进口直径Ｄｓ＝６５ｍｍ，泵出口直径Ｄｄ＝６５ｍｍ．１．２ 网格划分及边界条件设置１．２．１ 网格划分与无关性分析图１，２分别为模型泵部件网格划分与总装配图．采用结构化网格，水体结构分为进口管、口环、叶轮、泵腔、蜗壳与出口管６个部分，网格总数为４００万．图１ 模型泵水利部件网格示意图Ｆｉｇ．１ Ｇｒｉｄｓｏｆｐｕｍｐ图２ 模型泵三维总装配图Ｆｉｇ．２ Ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｅｎｅｒａｌａｓｓｅｍｂｌｙｄｒａｗｉｎｇｏｆｍｏｄｅｌｐｕｍｐ为了确定适用于计算的网格数，进行无关性分３２６析，发现网格数达到４００万时，扬程趋于平稳．最终确定网格总数为４００万，并且最小角度未小于１８°，可以保证计算精度．１．２．２ 边界条件设置基于定常计算离心泵的扬程与效率，基于非定常分析内流规律．将２５℃的纯水以及空气混合作为流体介质，入口边界设定气相体积分数，入口压力为１０１．３２５ｋＰａ，出口设置为质量流量．ＭＵＳＩＧ模型设置：气相离散流体，入口气泡组分组设置为１２组，最小粒径为０．１ｍｍ，最大粒径为１．０ｍｍ．粒子分组过少，导致计算不符合实际情况，分组过多，计算耗时较长且不易收敛［９］．欧拉－欧拉非均相流模型设置：气相为离散流体，平均粒径设置为０．１ｍｍ．非定常设置：非定常计算时设为ＴｒａｎｓｉｅｎｔＲｏｔｏｒＳｔａｔｏｒ，并且以定常计算结果作为非定常计算的初始条件，取叶轮每转３°计算１次，则时间步长Δｔ＝１．７２４×１０－４ｓ，总时间为０．２０６９ｓ，对最后稳定的５周数据进行处理．１．３ ＭＵＳＩＧ模型气液两相流泵内部两相流模型是选择了基于欧拉－欧拉双流体模型的一种新型拓展模型，即ＭＵＳＩＧ模型．该模型与欧拉－欧拉双流体非均相流模型不同的是，考虑离散相粒子直径的变化，以及气相之间的聚合作用与破碎作用．其基本原理是，将所有粒子划分为粒径不同的Ｎ组，每一组粒子拥有各自独立的连续性方程，但却拥有同一套动量方程，最终去求解Ｎ＋１组方程．连续性方程为ｔ（αｋρｋ）＋ ·（αｋρｋωｋ）＝０，（１）动量方程为ｔ（αｋρｋωｋ）＋ ·（αｋρｋωｋ ωｋ）＝－αｋ ｐｋ＋ ·｛αｋμｋ［ ωｋ＋（ ωｋ）Ｔ］｝＋Ｍｋ＋αｋρｋｆｋ，（２）式中：ｋ为任意相；ρｋ为ｋ相密度；ｐｋ为ｋ相压力；αｋ为ｋ相体积分数；μｋ为ｋ相动力黏度；ωｋ为ｋ相流体相对速度；Ｍｋ为ｋ相所受相间作用力；ｆｋ为与叶轮旋转有关的质量力．ＭＵＳＩＧ模型中采用的气泡粒子破碎模型来源于ＬＵＯ等［１０］针对湍流场中的粒子破碎行为的研究，气体粒子的合并模型来源于ＰＲＩＮＣＥ等［１１］的研究．２ 外特性试验验证２．１ 气液两相流泵实验台及试验过程介绍试验采用开式实验台，由开式储水箱和进出口管路等组成纯水试验回路，纯水试验完成后，加入压缩机、气液混合器和输气管等组成气体输送回路［１２］，实验台示意图如图３所示．图３ 试验示意图Ｆｉｇ．３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｃｈｅｍａｔｉｃ２．２ 气液两相流数值模拟与试验验证图４为额定工况下，普通两相流模型与ＭＵＳＩＧ模型的扬程与效率随入口含气率（ＩＧＶＦ）变化曲线对比．额定工况下，纯水扬程为３５ｍ，随着入口含气率增加扬程有明显的下降趋势．其中，入口含气率未超过３％时，扬程无明显波动，２种模型计算结果与试验结果都较为接近，说明这时内流相对较为稳定，气相并未造成明显的水力损失．当入口含气率到达５％时，试验扬程出现了骤降，试验过程中，通过调节气体阀门增加入口含气率，同时调节液体阀门使得液体质量流量不变，这个过程入口质量流量出现波动，但是最终维持稳定状态．试验结果显示扬程从３５ｍ降至２６ｍ左右，ＭＵＳＩＧ模型结果也出现了骤降，从３５ｍ降至３１ｍ左右，较试验略有偏高，普通模型结果只出现略微下降趋势．入口含气率继续增加，ＭＵＳＩＧ模拟结果与试验结果都出现了更剧烈的骤降．当含气率到达１０％时，模拟扬程与试验扬程都下降至２０ｍ以下．整体比较发现，普通气液两相流模型在含气率超过３％时，与实际扬程误差增大，不能模拟出试验中扬程骤降，而ＭＵＳＩＧ模型能够较好地与试验扬程相匹配．３２７图４ 额定流量下的扬程与效率随入口含气率（ＩＧＶＦ）变化曲线Ｆｉｇ．４ Ｈｅａｄａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃｈａｎｇｅｗｉｔｈｉｎｌｅｔｇａｓｃｏｎｔｅｎｔ（ＩＧＶＦ）ｕｎｄｅｒｔｈｅｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄｔｗｏ ｐｈａｓｅｆｌｏｗｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｏｒＱ＝Ｑｄ随着含气率增加，离心泵的效率也逐步下降，含气率为５％时，试验效率从７９％骤降至４８％，效率骤降说明含气率到达５％时，输水能力急剧下降．最终效率在含气率为１０％时下降至３５％左右，离心泵输水能力损失较严重．当含气率在５％左右时，ＭＵＳＩＧ模型计算得到的外特性曲线与试验结果有少量偏差，扬程相差３ｍ左右，效率相差８％左右，而在含气率较小时则均有非常好的一致性．因为少量的气体并不能形成严重的水利损失，流场稳定程度接近于纯水工况，但是ＭＵＳＩＧ模型整体趋势的符合度非常好．入口含气率超过５％时，普通两相流模型没有将气相粒子的形变考虑在计算过程中，计算结果与实际情况差距较大，入口含气率增加至７％时，误差达到最大值．３ 内流分析３．１ 流线分布图５为纯水工况下，叶轮内液体流线分布（额定工况）．流体流过高速旋转的叶轮时，流线排列越顺畅，造成的水力损失就越小．额定流量，纯水工况下，液体流线均匀有序地充满整个流道，并没有出现剧烈的速度波动，也没有出现由流场不稳定引起的流动行为，例如回流等．所以，纯水工况离心泵几乎可以达到稳定状态，流场中没有多余的能量损耗以及水力损失，扬程和效率都较高．图５ 额定流量下入口含气率为０时流线分布Ｆｉｇ．５ ＳｔｒｅａｍｌｉｎｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｏｒＱ＝Ｑｄ，ＩＧＶＦ＝０图６为ＩＧＶＦ＝３％时，离心泵内液体流线分布．入口含气率为３％时，流线沿着流道排列顺畅，未发现回流等流动行为．３％的含气率并没有对液体流线造成明显干扰，和纯水工况相比，流线排列与速度大小无明显波动．速度流线显示，叶轮出口到蜗壳部位速度较高，蜗壳部位整体速度略高于叶轮内的流体速度，蜗壳出口部位速度有所减小．图６ 额定流量下入口含气率为３％时流线分布Ｆｉｇ．６ ＳｔｒｅａｍｌｉｎｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｏｒＱ＝Ｑｄ，ＩＧＶＦ＝３％图７为ＩＧＶＦ＝５％时，离心泵内液体流线分布．入口含气率为５％时，在叶轮出口处，紧贴叶片吸力面一侧的流线速度有明显下降，大约从１７ｍ下降至２ｍ左右，并且这一部分液体无法顺利流至流道出口．液体流速下降剧烈甚至有向低压区倒流的趋势，说明水体的内能被消耗，导致流体没有充足的能量流至出口．含气率为５％时，相比较含气率为３％，水力损失加剧，所以入口的含气率与形成的水力损失成正比，这一点与许多研究成果相符．图７ 额定流量下入口含气率为５％时流线分布Ｆｉｇ．７ ＳｔｒｅａｍｌｉｎｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｏｒＱ＝Ｑｄ，ＩＧＶＦ＝５％３２８图８为ＩＧＶＦ＝７％时，在额定流量下离心泵内液体流线分布．入口含气率为７％时会造成较为严重的水力损失，因为流道中２／３的流体流线速度下降至２ｍ左右，随着液体速度骤降，输水能力随之减弱．个别流道中部位置出现明显回流，回流区域堵塞了一部分流道，使得流道的利用率降低．同时回流造成流体能量损耗，速度波动形成新的回流，加剧了水力损失．图８ 额定流量下入口含气率为７％时流线分布Ｆｉｇ．８ ＳｔｒｅａｍｌｉｎｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｏｒＱ＝Ｑｄ，ＩＧＶＦ＝７％整体看来，气液两相流必然会影响离心泵的内流与外特性，并且随着含气率增加，这种不良影响会加剧，扬程与效率会出现骤降，流线速度骤降并且出现回流等流动行为．３．２ 局部含气率分布图９为随入口含气率增加，叶轮内部局部含气率α分布情况．局部含气率可以直接反映气相在流道中的聚集情况．可视化试验研究发现气相聚集现象会引发气囊流流型（气相在流道中逐渐合并，形成气袋），由于气囊占用一部分流道，消耗流体内能，从而输水性能骤降．图９ 不同入口含气率下叶轮内局部含气率分布Ｆｉｇ．９ ＬｏｃａｌｇａｓｆｒａｃｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｎｉｍｐｅｌｌｅｒｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＩＧＶＦ入口含气率从３％依次递增至７％，前盖板气相聚集越来越明显．最初含气率为３％时，流道整体气体含率在１０％以下，因为气体流动状态整齐有序，粒子分布松散，相互聚合碰撞的概率很小．含气率达到５％之后，流道中部局部含气率超过８０％，并且紧贴叶片吸力面的含气率有所上升；最终可以在入口含气率为７％时明显观察到气囊，并可发现个别流道很大一部分面积局部含气率超过８０％．观察后盖板，局部的气体含量较低，从侧面说明了气囊更易发生在贴近前盖板的位置．入口含气率达到７％时，后盖板贴近叶轮的极小部位含气率有所上升．３种入口含气率条件下，后盖板的局部含气率均维持在１０％以下，说明含气率的增加对后盖板附近部位的流场并没有明显影响．３．３ 压力分布图１０所示为随入口含气率增加叶轮内部压力分布情况．由于扬程代表了离心泵的加压能力，如果离心泵内部的水力损失造成压降，会直接引起扬程的骤降．由于叶轮为主要的加压部位，所以流道的压力分布变化可以说明气液两相流对叶轮加压能力的影响．图１０ 不同入口含气率下叶轮压力分布Ｆｉｇ．１０ ＰｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｎｉｍｐｅｌｌｅｒｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＩＧＶＦ 叶轮是主要离心部件，通过将水体加压赋予水体能量，流体在出口与进口的压差越大，离心泵的扬程就越高．纯水工况下，流体正常加压，离心泵运转正常．流体在流道中部压力迅速升高，叶片工作面中部与叶片吸力面尾部压力急剧升高．当含气率逐步增加时，叶轮的加压能力显著减弱，由于叶片工作面与背面的高压区依次减少．含气率为３％时，相比较纯水工况，压力有微小损失，叶片压力面中部偏下部位，压力达到３００ｋＰａ，到叶片末尾压力逐步增加．含气率超过５％时，叶片压力面的压降十分明显，直到叶片尾部压力才升至３００ｋＰａ，叶片背面尾部的最大压力下降至２７０ｋＰａ左右．３２９４ 气相形变规律图１１为额定流量下，气泡直径ｄｂ随入口含气率的变化规律．ＭＵＳＩＧ模型与普通的欧拉－欧拉双流体模型相比较，引入了气相气泡粒子聚合与破碎的模型．图１１ 额定流量下不同含气率下气泡直径分布Ｆｉｇ．１１ ＢｕｂｂｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｎｉｍｐｅｌｌｅｒｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＩＧＶＦｆｏｒＱ＝Ｑｄ入口含气率为３％时，扬程与效率没有剧烈波动，因此推测此时流态为均匀泡状流，整个流道中的粒子直径几乎均大于０．３ｍｍ，叶轮出口边缘部位气泡粒子直径小于０．２ｍｍ，入口部位至流道中部的气泡直径为０．８ｍｍ左右．含气率增加至５％，这时出现性能骤降，推断入口部位有气囊初生．流道中的气体粒子直径跨度较明显，叶片吸力面靠近出口处为直径小于０．２ｍｍ的粒子，入口部位紧贴压力面的小部分流道粒子直径超过了０．８ｍｍ，说明较大的气泡在入口处合并为气囊，只有较小的气泡流至出口部位；入口含气率增加至７％，整体流道中的气泡明显变大，直径增加至０．５ｍｍ左右，流道入口沿着压力面的部位气相聚集成为气囊，所以显示气泡直径超过１ｍｍ．通过多次计算发现，持续增加最大气泡粒子直径对最终气泡直径分布没有明显影响，因为粒子聚合与分裂模型并不仅仅作用于最大直径的粒子．５ 结 论１）外特性结果显示整体试验与ＭＵＳＩＧ模拟结果匹配度较高，尤其当入口含气率小于３％时．入口含气率大于５％时，普通两相流模型计算准确性低于ＭＵＳＩＧ模型．２）通过ＭＵＳＩＧ模型非定常计算，分别研究了含气率为３％，５％，７％这３种情况时的内流规律．随着含气率增大，液体流线紊乱程度与回流程度加剧；紧贴前盖板位置的气相聚集逐渐严峻（但是后盖板部位没有气体聚集），逐渐从泡状流转变为气囊流；叶轮的加压能力急剧减弱．３）ＭＵＳＩＧ模型非定常计算显示，含气率的增大同时引起流体回流与局部含气率的升高，气囊的出现会占据一部分流道空间，使得叶轮出现一定程度的空转；流体能量被损耗和叶轮加压能力减弱是导致扬程和效率下降的主要原因．ＭＵＳＩＧ模型考虑了气相粒子之间的聚合以及破碎作用，较传统的欧拉－欧拉两相流模型更接近实际观测结果，说明性能骤降与气相的聚合与破碎有密切关系．参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］ 王东伟，刘在伦，曾继来．离心泵非定常空化流场及空泡特征分析［Ｊ］．流体机械，２０２０，４８（１２）：２８－３５．ＷＡＮＧＤｏｎｇｗｅｉ，ＬＩＵＺａｉｌｕｎ，ＺＥＮＧＪｉｌａｉ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｕｎｓｔｅａｄｙｃａｖｉｔａｔｉｏｎｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｎｄｃａｖｉｔａｔｉｏｎｂｕｂｂｌｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｆｏｒａｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ［Ｊ］．Ｆｌｕｉｄｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２０２０，４８（１２）：２８－３５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［２］ 刘宇宁，王秀勇，刘志远，等．多级离心泵水力性能数值模拟精度影响因素研究［Ｊ］．流体机械，２０２０，４８（１０）：４１－４７．ＬＩＵＹｕｎｉｎｇ，ＷＡＮＧＸｉｕｙｏｎｇ，ＬＩＵＺｈｉｙｕａｎ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｆｏｒｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐ［Ｊ］．Ｆｌｕｉｄｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２０２０，４８（１０）：４１－４７．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［３］ 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ＬＥＳＪ，ＳＡＮＴＯＬＡＲＩＡＣ，ＰＡＲＲＯＮＤＯＪＬ，ｅｔａｌ．Ｕｎｓｔｅａｄｙｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｓｏｎｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｏｆａｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｗｉｔｈｒａｄｉａｌｇａｐｖａｒｉａｔｉｏｎ［Ｃ］／／ＡＳＭＥ／ＪＳＭＥ２００３４ｔｈＪｏｉｎｔＦｌｕｉｄｓＳｕｍｍｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００３：１１７３－１１８１． ［１６］ 张霞，袁寿其，张金凤，等．不同叶片包角对螺旋形单蜗壳离心泵叶轮径向力特性的影响［Ｊ］．流体机械，２０１７，４５（１）：４３－４７．ＺＨＡＮＧＸｉａ，ＹＵＡＮＳｈｏｕｑｉ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｆｅｎｇ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｌａｄｅｗｒａｐａｎｇｌｅｓｏｎｒａｄｉａｌｆｏｒｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｐｉｒａｌｓｉｎｇｌｅｖｏｌｕｔｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｐｕｍｐｉｍｐｅｌｌｅｒ［Ｊ］．Ｆｌｕｉｄｍａｃｈｉｎｅｒｙ，２０１７，４５（１）：４３－４７．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）（责任编辑 盛杰）檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨（上接第３３０页）［６］ ＳＩＱ，ＣＵＩＱ，ＺＨＡＮＧＫ，ｅｔａｌ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｃｅｎｔｒｉ ｆｕｇａｌｐｕｍｐｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｕｎｄｅｒａｉｒ－ｗａｔｅｒｉｎｌｅｔｔｗｏ ｐｈａｓｅｆｌｏｗｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｈｏｕｉｌｌｅｂｌａｎｃｈｅ，２０１８（３）：４１－４８．［７］ 韩路长．多相反应器内流体颗粒传质、破裂分散和聚并行为的研究［Ｄ］．湘潭：湘潭大学，２０１０．［８］ 戈振国．基于ＣＦＰ－ＰＢＭ耦合模型的离心泵气液两相流动特性研究［Ｄ］．西安：西安理工大学，２０１７．［９］ 文键，王斯民，厉彦忠．基于ＭＵＳＩＧ模型的低温流体过冷沸腾数值模拟［Ｊ］．化学工程，２０１０，３８（１１）：２９－３３．ＷＥＮＪｉａｎ，ＷＡＮＧＳｉｍｉｎ，ＬＩＹａｎｚｈｏｎｇ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｓｕｂｃｏｏｌｅｄｂｏｉｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｌｕｉｄｗｉｔｈＭＵＳＩＧｍｏｄｅｌ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｃｈｉｎａ），２０１０，３８（１１）：２９－３３．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１０］ 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中国齿轮油泵前十名企业排名1.上海阳光泵业制造有限公司上海阳光泵业是集设计/生产/销售泵、给水设备及泵用控制设备于一体的大型综合性泵业集团，是中国泵行业的龙头企业。
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在排灌事业中书写梦想人生--记江苏大学校长、博士生导师袁寿其
在排灌事业中书写梦想人生--记江苏大学校长、博士生导师袁寿其佚名【期刊名称】《世界农业》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】3页(P212-214)【正文语种】中文袁寿其，研究员，博士生导师，江苏大学校长，第十二届全国人大代表。
长期从事排灌机械工程和流体机械及工程领域的科研工作，主持完成国家杰出青年基金、国家“863”项目等课题30余项。
目前主持国家“863”项目、国家自然基金重点项目等课题4项。
在《农业工程学报》、《机械工程学报》等杂志和美国机械工程师协会（ASME）学术讨论会等发表论文358篇，被SCI和EI收录245篇。
出版专著3部。
获国家科技进步奖二等奖1项，国家教学成果奖二等奖1项，省部级科技进步奖一等奖3项、二等奖13项。
申报发明专利15项。
1995年被中国家机械工业部评为高校跨世纪学科带头人；1998年获江苏省青年科技奖；2001年被评为江苏省有突出贡献的中青年专家；2005年被中共中央组织部列为中央联系专家；2006年被评为新世纪百千万人才工程国家级人选；2007年被列为江苏省“333工程”中青年首席科学家；2010年获何梁何利基金科学与技术创新奖；2010年获中国农业机械发展贡献奖；2012年被评为全国优秀科技工作者；2013年被列为国家高层次人才特殊支持计划百千万工程领军人才。
现为国家重点学科流体机械及工程学科带头人、国家水泵及系统工程技术研究中心主任、教育部重点实验室现代农业装备与技术学术带头人，享受国务院政府特殊津贴。
兼任中国农业工程学会副理事长、中国农业机械学会常务理事兼排灌机械分会理事长、教育部能源动力类专业教学指导委员会副主任、中国机械工程学会流体工程分会副理事长兼泵专业委员会副主任、《排灌机械工程学报》主编、《江苏大学学报》（自然版）主编、《农业机械学报》副主编、《农业工程学报》编委会副主任、International Journalof Agricultural and Biological Engineering编委会副主任、Journal of Hydrodynamics编委等。
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基于热致液晶弹性体的仿生心脏泵的设计
第３８卷 第１２期Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．１２杨佳楠基于热致液晶弹性体的仿生心脏泵的设计杨佳楠１，陈思１，２，王芳群３，荆腾１，乔筱祺１（１．江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心，江苏镇江２１２０１３；２．科罗拉多大学机械工程系，美国博尔德８０３０９；３．江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江２１２０１３）收稿日期：２０２０－０５－０５；修回日期：２０２０－０６－３０；网络出版时间：２０２０－１２－０３网络出版地址：ｈｔｔｐｓ：／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１８１４．ＴＨ．２０２０１２０３．０８４５．００２．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金青年资助项目（５１８０５２１８）；江苏省自然科学基金青年资助项目（ＢＫ２０１７０５５２）；国家自然科学基金资助项目（５１６７７０８２）；中国博士后基金面上项目（２０１８Ｍ６３２２３９）；江苏省博士后基金资助项目（１７０１０６３Ｃ１７０１０６３Ｃ）；江苏大学高级人才科研启动基金资助项目（１６ＪＤＧ０６０）第一作者简介：杨佳楠（１９９５—），女，浙江乐清人，硕士研究生（７７６５６２０８７＠ｑｑ．ｃｏｍ），主要从事皮肤摩擦学与触觉认知研究．通信作者简介：陈思（１９８５—），女，山东兖州人，副研究员，博士（ｃｈｅｎｓｉ＠ｕｊｓ．ｅｄｕ．ｃｎ），主要从事皮肤摩擦学与触觉认知研究．摘要：为设计一款仿生心脏功能较佳的心室泵，采用柔性、热致伸缩的热致形变弹性体代替心肌，根据螺旋心室心肌带理论，选择心肌带的左心室段，并选取了Ｈｉｌｂｅｒｔ平面填充曲线作为热致导体在热致形变弹性体中的走行方式，设计出与真实心脏类似的心室泵结构．通过试验测量了所设计的心室泵的射血分数与心率，结果显示该心室泵的搏出量高于自然心脏，而其心率远低于自然心脏．相对于机械泵，所设计的心室泵结构与真实心脏类似，具有收缩能力强，射血分数高的优点，且不易破坏血细胞，生物相容性较好．不足之处在于，热致动液晶弹性体变形响应慢，暂时还未能达到正常心脏的心率．论证了构建双稳态结构提高仿生心室泵效率的可能性，以及对于心肌纤维走向较为复杂的其他心肌带段，双轴拉伸机械雕刻对其仿生的可能性．此研究可为容积心脏泵的研发提供新的思路，也可以对右心衰竭等心脏疾病起到辅助治疗的作用．关键词：心脏泵；液晶弹性体；螺旋心室心肌带；柔性材料；仿生中图分类号：Ｓ８１０．６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４－８５３０（２０２０）１２－１２２１－０５Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．２０．０１２８ 杨佳楠，陈思，王芳群，等．基于热致液晶弹性体的仿生心脏泵的设计［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０２０，３８（１２）：１２２１－１２２５． ＹＡＮＧＪｉａｎａｎ，ＣＨＥＮＳｉ，ＷＡＮＧＦａｎｇｑｕｎ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎｏｆｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃｈｅａｒｔｐｕｍｐｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｍｏ ａｃｔｕａｔｅｄｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｅｌａｓｔｏｍｅｒ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＪＤＩＭＥ），２０２０，３８（１２）：１２２１－１２２５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）Ｄｅｓｉｇｎｏｆｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃｈｅａｒｔｐｕｍｐｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｍｏ ａｃｔｕａｔｅｄｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｅｌａｓｔｏｍｅｒＹＡＮＧＪｉａｎａｎ１，ＣＨＥＮＳｉ１，２，ＷＡＮＧＦａｎｇｑｕｎ３，ＪＩＮＧＴｅｎｇ１，ＱＩＡＯＸｉａｏｑｉ１（１．ＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＰｕｍｐｓ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅ ｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｏｌｏｒａｄｏ，Ｂｏｕｌｄｅｒ，ＣＯ８０３０９，ＵＳＡ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｓｉｇｎａｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｐｕｍｐｗｉｔｈｂｅｔｔｅｒｂｉｏｎｉｃｈｅａｒｔｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｍｙｏｃａｒｄｉｕｍｗａｓｒｅｐｌａｃｅｄｂｙｔｈｅｒｍｏ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅｅｌａｓｔｏｍｅｒｗｈｉｃｈｉｓｏｆｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｒｍｏｓｔｒｉｃｔｉｏｎ．Ａｎｄａｂｉｏｎｉｃｈｅａｒｔｖｅｎｔｒｉｃｌｅｐｕｍｐｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｐｉｒａｌｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｍｙｏｃａｒｄｉａｌｂａｎｄｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｌｅｆｔｖｅｎ ｔｒｉｃｕｌａｒｓｅｇｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｙｏｃａｒｄｉａｌｂａｎｄａｎｄｔｈｅＨｉｌｂｅｒｔｐｌａｎｅｆｉｌｌｉｎｇｃｕｒｖｅｗｅｒｅｕｓｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｅｊｅｃｔｉｏｎｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄｈｅａｒｔｒａｔｅｏｆｔｈｅｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｐｕｍｐ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｏｋｅｖｏｌｕｍｅｏｆｔｈｅｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｐｕｍｐｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｎａｔｕｒａｌｈｅａｒｔ，ａｎｄｉｔｓｈｅａｒｔｒａｔｅｉｓｍｕｃｈｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｎａｔｕｒａｌｈｅａｒｔ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｕｍｐ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｖｅｎ ｔｒｉｃｕｌａｒｐｕｍｐｄｅｓｉｇｎｅｄｉｓｍｏｒｅｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｅｒｅａｌｈｅａｒｔ，ｗｉｔｈｓｔｒｏｎｇｅｒｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙ，ｈｉｇｈｅｒｅｊｅｃｔｉｏｎｆｒａｃｔｉｏｎ，ａｎｄｂｅｔｔｅｒｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｉｓｔｈａｔｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｌｙａｃｔｕａｔｅｄｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｅｌａｓｔｏｍｅｒｒｅｓｐｏｎｓｅｓｔｏｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｌｏｗｌｙａｎｄｈａｓｎｏｔｙｅｔｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｎｏｒｍａｌｈｅａｒｔｒａｔｅ．Ｔｈｅｐｏｓｓｉ ｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇａｂｉｓｔａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｐｕｍｐｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｏｒｏｔｈｅｒｍｙｏｃａｒｄｉａｌｂａｎｄｓｅｇｍｅｎｔｓｗｉｔｈｍｏｒｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｍｙｏｃａｒｄｉａｌｆｉｂｅｒｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｂｉａｘｉａｌｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｎｇｒａｖｉｎｇｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｎｅｗｉｄｅａｓｆｏｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｈｅａｒｔｐｕｍｐｓ，ａｎｄａｌｓｏｐｌａｙａｒｏｌｅｉｎａｄｊｕｖａｎｔｔｈｅｒａｐｙｆｏｒｈｅａｒｔｄｉｓｅａｓｅｓｓｕｃｈａｓｒｉｇｈｔｈｅａｒｔｆａｉｌｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｈｅａｒｔ；ＬＣＥｓ；ｈｅｌｉｃａｌｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｍｙｏｃａｒｄｉａｌｂａｎｄ；ｓｏｆｔｍａｔｅｒｉａｌ；ｂｉｏｍｉｍｅｓｉｓ 人工心脏的研究方向主要有２个方面：叶轮泵和容积泵［１］．叶轮泵利用叶轮旋转产生的推动力或离心力达到供血的目的，这是心脏泵当前研究的主流，缺点是生物相容性不高，较重．容积泵是利用仿生学原理研制的人工心脏，主要通过容积变化达到供血目的．成熟的商品化容积泵有ＡｂｉｏｍｅｎｄＢＶＳ５０００，ＴｈｏｒａｔｅｃＶＡＤ，ＢｅｒｌｉｎＨｅａｒｔＶＡＤ，ＭｅｄｏｓＶＡＤ和ＮｏｖａｃｏｒＶＡＤ等．虽然容积泵工作原理和自然心脏类似，但具有体积大、结构复杂、工作寿命短、能耗高等缺点．２０１９年发表在心血管医学领域的一项研究［２］显示，利用新型功能材料光致变形液晶弹性体（ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ，简称ＬＣＥｓ）来复制心肌的各项特性，实现了帮助心室收缩的功能，引起了极大的关注．自此，随着材料科学的发展，容积泵也有了更多的发展空间．文中便是采用热致动液晶弹性体对心室心肌进行仿生设计，使之具有自然心室的结构并兼具柔性的特点．１ 设计依据１．１ 螺旋心室心肌带心脏可以看作由心肌驱动的泵结构．若从仿生心肌角度进行心脏泵设计，使仿生心肌的方向模拟心脏天然的纤维形态，那么，了解心脏心室的三维空间结构和心肌纤维走行就非常重要．“心肌带理论”（ｈｅｌｉｃａｌｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｍｙｏｃａｒｄｉａｌｂａｎｄｔｈｅｏｒｙ，简称ＨＶＭＢ理论）是由ＴＯＲＲＥＮＴ－ＧＵＡＳＰ教授在１９５７年提出，螺旋心室心肌带解剖结构如图１所示［３］．该理论认为，心肌本质上是１个巨大的螺旋带，包裹着每个心室．这条心肌带起自肺动脉，止于主动脉，在空间结构上，心肌带的降段自基底部纵斜形向下走行，到达心尖部经螺旋形旋转后延续为升段，升段自心尖到基底部横斜形向上走行［４］．２０２０年１月，麻省理工学院开发了生物机械混合心脏［５］，他们先用化学方法保存除了心肌以外的活体心脏组织，再根据ＨＶＭＢ理论，制作人造心肌，替换了原有的心肌组织．论文中所用的人造心肌是一种柔性气动装置，研究人员可以远程充气，通过挤压心脏内部来模拟真实的心脏跳动方式和血液循环．此混合心脏可为离体心脏瓣膜试验提供更为廉价、接近真实心脏腔室的试验器材．但距离体内可应用心脏泵还有很大的距离．ＨＶＭＢ理论使得人们对心室空间结构的认识由３Ｄ转向２Ｄ、由多腔室转为心肌带，使仿生更为简单．左心室因需泵血至体循环，工作时压力较大，心室壁厚．虽然重建难度大，但左室段心肌纤维走行方向却较为一致．因此，采用液晶弹性体代替心肌时，左心室段比心肌带的其他段更容易设计和实现．图１ 螺旋心室心肌带解剖示意图［２］Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆａｎａｔｏｍｙｏｆｈｅｌｉｃａｌｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｍｙｏｃａｒｄｉａｌｂａｎｄ１．２ 液晶弹性体液晶弹性体（ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ，ＬＣＥｓ）是由液晶相序（自组织）和弹性高分子量适度交联得到［６］，在热、光或电场的刺激下，可以表现出１２２２形状、软弹性、光学特性的改变，是目前高分子材料研究中十分活跃的领域．ＬＣＥｓ在人工肌肉、纳米机械、人工智能等方面显示出良好的应用前景［７－８］．肯特州立大学的液晶研究所曾利用有限元分析的方法论证了ＬＣＥｓ做成蠕动泵的可行性，如图２所示［９］．蠕动泵是容积泵的一种，也是靠容积的变化驱动流体流动．文中提出２种高度理想化蠕动泵概念设计，既可以单独用ＬＣＥｓ组成管状泵（见图２ａ），管体以蠕动运动起伏，驱动流体流动；也可以用ＬＣＥｓ薄膜覆盖刚性通道（见图２ｂ），达到传质的目的．因此，文中将液晶弹性体制作成管状泵的形式，代替心肌纤维，实现心室的泵血功能．图２ 蠕动泵的２种典型形态有限元仿真［８］Ｆｉｇ．２ Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｔｙｐｉｃａｌｆｏｒｍｓｏｆｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃｐｕｍｐ２ 试验方法与设计２．１ ＬＣＥｓ制备方法文中采用的热致变形液晶弹性体是ＬＣＥｓ的一种，它可以通过改变温度调节液晶弹性体的状态、形状，比光致变形液晶弹性体更易操控．制备的方法参照科罗拉多大学ＹＡＫＡＣＫＩ课题组２０１６年发表在视频杂志Ｊｏｖｅ上的论文［９］．制备过程大致分为２个步骤［１０］，如图３所示：１）交联反应．将２种硫醇单体ＰＥＴＭＰ（ｐｅｎｔａｅ ｒｙｔｈｒｉｔｏｌｔｅｔｒａｋｉｓ（３－ｍｅｒｃａｐｔｏｐｒｏｐｉｏｎａｔ））和ＥＤＤＥＴ（２，２’－（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙ）ｄｉｅｔｈａｎｅｔｈｉｏｌ）混合，与丙烯酸液晶元ＲＭ２５７（１，４－Ｂｉｓ－（４－（３－ａｃｒｙｌｏｙｌｏｘｙｐｒｏｐｙ ｌｏｘｙ）－ｂｅｎｚ－ｏｙｌｏｘｙ）－２－ｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）一起溶解到甲苯溶液中，如图３ａ所示．经过迈克尔加成反应，即加入催化剂ＤＰＡ（Ｄｉｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｅ）和ＨＨＭＰ（ｐｈｏ ｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ（２－ｈｙｄｒ－ｏｘｙｅｔｈｏｘｙ）－２－ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐｉｏｐｈｅ ｎｏｎｅ），抽真空，成膜，放入８０℃烤箱１０ｈ，得到了如图３ｂ所示的多畴结构．２）ＬＣＥｓ需要机械雕刻以形成适当的形状并进行紫外光固化．文中制备过程中，主要采用拉伸的方式对制备好的ＬＣＥｓ进行机械雕刻，见图３ｃ，拉伸量为５０％～２００％．并经过光致聚合作用，用紫外光固化１５ｍｉｎ后制备完成，得到图３ｄ所示的单畴结构．图３ 热致变形液晶弹性体合成反应的２个步骤及其分子构相Ｆｉｇ．３ Ｔｗｏｓｔｅｐｓａｎｄｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｍｏ ａｃｔｕａｔｅｄｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｅｌａｓｔｏｍｅｒｓＬＣＥｓ由交联的主链液晶单元和（或）侧链液晶单元组成．主链液晶聚合物是高性能的、非交联的大分子，能通过刚性的棒状分子构象和分子内的相互作用形成液晶相［８］．当ＬＣＥｓ受热超过一定温度时，形状发生改变．液态弹性体高分子链的网络存在２种状态，各向异相和各向同相，受热后，由图３ｄ的各向同相转变为图３ｂ的各向异相，形状变为机械雕刻前的状态．冷却后，各向异相重新恢复到各项同向，形状变为机械雕刻后的状态．２．２ 热致动设计文中选用二氧化硅掺杂的液态金属镓做成热致动线圈，驱动ＬＣＥ变形．液态金属镓的属性：原子序数３１；原子量６９．７２３；熔点２９．７６℃；热膨胀系数１８μｍ／（ｍ·Ｋ）（２５℃）；热导率４０．６Ｗ／（ｍ·Ｋ）；电阻率２７０ｎΩ·ｍ（２０℃）．虽然液态金属较普通导线如铜导线有较低的导电性，但二氧化硅微粒可以进一步增大液态金属线圈的电阻，以产生更多的热量．ＲＯＧＥＲＳ课题组发表的论文比较了金属导线在柔性基底上分别采用Ｐｅａｎｏ，Ｇｒｅｅｋｃｒｏｓｓ，Ｖｉｃｓｅｋ等几种不同空间分形填充曲线作为走行路线时的优劣［１１］．而本设计利用液态金属镓作为热致导体．液态金属兼具金属特性和流动特性，因此文中简单地选取了Ｈｉｌｂｅｒｔ平面填充曲线作为液态金属在ＬＣＥｓ中的走行方式，既能保证一定的延展性，也可以保证１２２３ＬＣＥｓ平面加热时的均匀性．２．３ 心室泵设计ＬＣＥｓ制备成功后，采用Ｅｃｏｆｌｅｘ（Ｅｃｏｆｌｅｘ－００－３０）对液态金属热致动线圈进行封装．Ｅｃｏｆｌｅｘ是铂催化的有机硅，用途广泛且易于使用．因ＰＤＭＳ与Ｅｃｏｆｌｅｘ透明、柔软、粘合性较好，都被经常用来作为封装材料．此处选择Ｅｃｏｆｌｅｘ是因为文中心室泵的设计形变量大，对封装材料的弹性模量有较高要求，而ＰＤＭＳ较硬、形变量较小．热致线圈封装完成后，ＬＣＥｓ两端固定连接，形成管状，如图４所示．３．２ 热致变形方向心肌带左心室段心肌纤维走向较为一致，因此，在对ＬＣＥｓ进行机械雕刻时，单轴拉伸ＬＣＥｓ即可使之与自然心脏的心肌纤维走向类似．心室泵通电后，向中间凹陷变形，如图５箭头所示．这是因为，ＬＣＥｓ仅在拉伸方向上发生形状改变．在仿生整个心肌带时，其他几段的心肌纤维走向较为复杂，需要对ＬＣＥｓ的机械雕刻做出相应的调整．为此，文中以圆形ＬＣＥｓ薄膜为样本，测试了ＬＣＥｓ双轴拉伸的可能性，如图７所示．用热温枪对固化后的试样进行加热，试样形变成双轴拉伸前的圆形形状；冷却后，试样又恢复至双轴拉伸后的形状．所以，双轴拉伸是可行的．另外，机械雕刻也可以改变ＬＣＥｓ的形变量，是调节心脏泵工作效率的方法之一．图７ ＬＣＥｓ双轴拉伸Ｆｉｇ．７ ＢｉａｘｉａｌｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｏｆＬＣＥｓ４ 结 论文中选取了螺旋心室心肌带的左心室段进行仿生，利用热致变形的液晶弹性体取代心室心肌，并将液态金属做成热致线圈，制作了左心室泵．心室泵的搏出量优于自然心脏，但心率却远远不及自然心脏．这为仿生心脏泵的研究提供了新的思路．在后续的研究中将集中以下几个方面的研究．１）研究心肌带的另外几段特征，以完整重建螺旋心室心肌带，制作仿生心脏泵．２）ＬＣＥｓ在生物学中的应用受限于缓慢的响应时间和在激活期间调节张力水平的困难．所以，将研究ＬＣＥｓ新配方，使之更接近心肌纤维特性．进一步设计仿生心脏泵双稳态结构也可改变这一缺陷．参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］ ＴＥＮＧＪｉｎｇ，ＱＩＡＮＫｕｎｘｉ．Ｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆａｒｔｉｆｉｃｉａｌｈｅａｒｔ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｌｅｖＬＶＡＤｏｒＴＡＨｕｎｄｅｒ１０ｋＵＳＤｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆａｄｖａｎｃｅｓｉｎｍｅｄｉｃｉｎｅａｎｄｍｅｄｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１９，２９（６）：１－４．［２］ ＦＥＲＲＡＮＴＩＮＩＣ，ＰＩＯＮＥＲＪＭ，ＭＡＲＴＥＬＬＡＤ，ｅｔａｌ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌｉｇｈｔ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｅｌａｓｔｏ ｍｅｒｓｔｏａｓｓｉｓｔｃａｒｄｉａｃｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｒｅ ｓｅａｒｃｈ，２０１９，１２４（８）：ｅ４４－ｅ５４．［３］ 成楠．螺旋心肌带理论应用于心脏扭转运动的基础与临床研究［Ｍ］．北京：中国人民解放军医学院，２０１５．［４］ 叶卫华，高长青，吕坤，等．人体心脏心室肌纤维三维结构的研究［Ｊ］．南方医科大学学报，２０１０，３０（２）：３５５－３５８．ＹＥＷｅｉｈｕａ，ＧＡＯＣｈａｎｇｑｉｎｇ，ＬＹＵＫｕｎ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒｍｙｏ ｃａｒｄｉａｌｆｉｂｅｒｉｎｈｕｍａｎｈｅａｒｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｅｒｎＭｅｄｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１０，３０（２）：３５５－３５８．（ｉｎＣｈｉ ｎｅｓｅ）［５］ ＰＡＲＫ，Ｃ，ＦＡＮＹ，ＨＡＧＥＲＧ，ｅｔａｌ．Ａｎｏｒｇａｎｏｓｙｎ ｔｈｅｔｉｃｄｙｎａｍｉｃｈｅａｒｔｍｏｄｅｌｗｉｔｈｅｎｈａｎｃｅｄｂｉｏｍｉｍｉｃｒｙｇｕｉｄｅｄｂｙｃａｒｄｉａｃｄｉｆｆｕｓｉｏｎｔｅｎｓｏｒｉｍａｇｉｎｇ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅｒｏｂｏｔｉｃｓ，２０２０，３８（５）：１－１５．［６］ 周其凤，王新久．液晶高分子［Ｍ］．北京：科学出版社，１９９４：１６８－２１３．［７］ ＷＨＩＴＥＴＪ，ＢＲＯＥＲＤＪ．Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅａｎｄａｄａｐｔｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｗｉｔｈｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｐｏｌｙｍｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓａｎｄｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１５，１４（１１）：１０８７－１０９８． ［８］ 凌有道，吕满庚．液晶弹性体的研究进展［Ｊ］．现代化工，２００５，２５（Ｓ１）：８４－８８．ＬＩＮＧＹｏｕｄａｏ，ＬＹＵＭａｎｇｅｎｇ．Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ［Ｊ］．Ｍｏｄｅｒｎｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ，２００５，２５（Ｓ１）：８４－８８．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［９］ ＲＯＢＩＮＬＢ，ＳＥＬＩＮＧＥＲ，ＢＡＤＥＬＬ，ｅｔａｌ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ：ａｃｔｕａｔｏｒｓ，ｐｕｍｐｓ，ａｎｄｒｏｂｏｔｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃｏｆＳＰＩＥ，２００８，６９１１：１－５．［１０］ ＳＡＥＤＭＯ，ＴＯＲＢＡＴＩＡＨ，ＮＡＩＲＤＰ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｍａｉｎ ｃｈａｉｎｌｉｑｕｉｄ－ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｅｌａｓｔｏｍｅｒｓｕｓｉｎｇａｔｗｏ ｓｔａｇｅｔｈｉｏｌ－ａｃｒｙｌａｔｅｒｅａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｖｉｓｕａｌｉｚｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，２０１６，１０７：１－１０．［１１］ ＦＡＮＪＡ，ＹＥＯＷＨ，ＳＵＹ，ｅｔａｌ．Ｆｒａｃｔａｌｄｅｓｉｇｎｃｏｎｃｅｐｔｓｆｏｒｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅｃｏｍｍｕｎｉｃａ ｔｉｏｎｓ，２０１４，５（２）：３２－４０．（责任编辑 朱漪云）１２２５。
中国工业水泵厂家排名前十是哪几家
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2.河北紫东泵业有限公司河北紫东泵业有限公司是一家专业生产渣浆泵、砂砾泵及大型挖泥泵及配件的厂家。
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国家水泵及系统工程技术研究中心简介
国家水泵及系统工程技术研究中心简介国家水泵及系统工程技术研究中心依托江苏大学流体机械工程技术研究中心建立。
江苏大学流体机械工程技术研究中心创建于1962年的吉林工业大学排灌机械研究室，1963年成建制迁入镇江农业机械学院，1999年组建江苏省流体机械工程技术研究中心，2011年组建国家水泵及系统工程技术研究中心,2014年首批成立江苏省产业技术研究院流体工程装备技术研究所。
国内唯一以研究水泵和排灌机械为主的流体机械及工程国家重点学科，是一个独立的专职科研机构，已形成了良好的内部管理体制、多元化的用人机制、良性循环的自我发展机制，是中国水泵科学研究、技术开发、人才培养、成果转化、信息辐射的重要基地。
中心现有职工60余人，拥有特聘工程院院士、国家杰出青年基金奖获得者、国家万人计划、百千万人才工程国家级人选、国务院政府特殊津贴获得者等一大批高层次人才，拥有3个江苏省优秀学科梯队和科技创新团队,20余人次分别担任亚洲农业工程学会、中国农机学会等的理事长、副理事长等。
中心是全国小型潜水电泵、喷灌机械等行业技术归口单位，拥有国家认可实验室，设有机械工业排灌机械产品质量监督检测中心、江苏省质量技术监督泵类质量检验站等专职检测机构。
实验室总面积达13000廿,拥有国内一流、国际先进的流体机械及工程试验检测设备，在全国同类学科高校中处于领先地位。
中心自成立之日起，就奠定了为国家经济建设服务的方向，针对国家重点工程、重大装备用泵等关键性、基础性问题进行系统地工程化研究与开发，持续地向行业提供适应规模化生产的新技术、新产品和新工艺，在泵水力模型和特性研究、泵CAD/CFD软件、泵内部流动研究等方面具有国内外领先水平。
历年来，中心获国家科技进步奖6项,授权发明专利130余项，出版著作及标准80余部，80%以上的科研成果已成功转化为生产力，与1000多家企业进行了多种形式的技术合作，开发新产品400余种，在南水北调、三峡工程等工程上广泛应用。
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国家水泵及系统工程技术研究中心
开放基金管理办法（试行）
本着“开放、流动、联合、竞争”的原则，结合本中心的研究方向：流体机械（泵）、化工过程机械特性及现代设计方法的研究，流体机械内部流场计算及现代测试技术的研究，新型节水节能灌溉技术及设备的研究，人造心脏泵的研究及应用，泵站工程及其自动控制技术的研究，南水北调等大型水利工程用泵水力模型及特性研究等，中心将设立开放基金，优先资助意义重大、学术思想新颖、属于学科发展前沿或优先发展领域，能积极推动相关领域产业技术成果转化，以及与本中心研究方向有关的基础性或应用性研究。
一、资助的研究领域：
1. 流体机械内部不稳定流动机理研究；
2. 流体机械系统及节能技术研究；
3. 面向国家战略需求和重大工程中的新型流体机械装备与应用技术研究；
4. 流体机械中的物联网、测试技术、智能控制技术研究；
5. 水泵产业的战略研究。
二、申请及审批程序
（一）申请者必须具有讲师以上职称的研究人员、在读博士生、博士后或者相应水平的研究人员。
（二）申请人可以在“江苏大学流体机械工程技术研究中心”网站，下载《工程中心开放课题申请表》，并按规定的格式，认真、如实填写《工程中心开放课题申请表》。
申请人所在单位学术主管部门应签署意见，单位领导在申请书上签字并加盖单位公章。
（三）所有申请均须报送电子申请书和纸质申请书原件（一式五份），电子申请书和纸质申请书的内容必须一致。
难以电子化的附件材料随纸质申请书一并报送。
所有书面文件请采用A4纸打印和普通纸质材料做封面；不采用胶圈和文件夹等带有突出棱边的装订方式。
（四）评审将按照“公平公正、择优支持”的原则，由中心技术委员会对申请者提交的申请书进行评审，确定资助项目和金额，并书面通知获得资助的申请
人。
在技术委员会闭会期间，对于某些具有明显创新思路的课题申请，可由中心主任约请3-5名评审专家进行书面评审，并将评审结果通报全体技术委员会委员。
（五）每年度开放课题的截止日期见当年详细通知。
(邮寄申请以邮戳为准)。
三、课题管理
（一）凡经审批通过的课题，课题负责人应于每年12月1日前提交年度研究进展报告，内容包括：年度进展情况报告、成果和论著的书面材料和下一年度研究计划。
本中心对报告审查后给出评审意见，评审结果分为合格、不合格两个等级。
合格者，继续按原计划资助；不合格者，停止资助。
无正当理由不作进展报告者，视为不合格，停止资助。
（二）开放基金基础类项目研究年限一般为2年，产业化技术和工程示范类项目研究年限不超过3年。
每项开放课题的资助经费一般不超过10万元人民币，经费首次划拨资助总额的50%，在合同期内，课题负责人需有1篇符合中心署名要求的论文正式发表在SCI收录期刊上，再划拔剩余经费。
对于取得重要进展的课题，经中心主任和技术委员会主任同意可以适当增加经费支持。
确需延期完成的项目应提前两个月书面申述理由并获本中心主任同意。
（三）开放课题的研究成果归本中心和申请者所在单位共有。
获本中心资助的研究课题在课题结题时，应满足考核指标，考核指标为3篇SCI检索论文以及相关模型资料。
获得资助的课题所发表的论文、论著、研究报告、资料、鉴定证书以及申报成果，申请者第一单位应中文标注“江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心，镇江，212013”字样，英文标注“National Research Center of Pumps, Jiangsu University, ZhenJiang, 212013”。
同时，成果资助部分应中文标注“获江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心开放课题资助”，英文标注“Supported by the Open Foundation of National Research Center of Pumps, Jiangsu University”，或同时注明“江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心开放基金资助”（课题编号：NRCP-XXXXXX）。
未按要求标注的成果不计入课题考核成果。
（四）原则上开放课题经费仅限于支付该课题研究所需的费用，且不得用于购置属于固定资产的设备等。
如果研究工作中使用本中心资助经费购置、加工的仪器设备和装置归中心所有。
（五）开放课题的负责人必须对课题组人员所发表的研究成果进行认真审查，严禁有抄袭、造假等违反科学道德规范的现象存在，如果与开放课题相关的研究成果出现科学道德问题，课题组负责人将负完全责任。
（六）如果发现开放课题因故中断或无法继续进行时，经中心主任批准后，中心有权中断该课题基金的使用或取消原批准的经费。
（七）研究课题结束后，课题负责人应向中心提交下列技术档案资料：
1. 研究工作总结报告；
2. 已发表及已正式录用的符合中心署名要求的学术论文；
3. 研究工作过程中，在本中心实验室完成的全部原始数据资料（如实验记录本、数据光盘等）；
4. 课题的鉴定及评审意见；
5. 课题获奖证书；
6. 其它与本课题相关的成果证明材料。
四、开放课题经费管理办法
（一）开放课题基金使用范围：
（1）与课题直接相关的科研费用，包括：材料费、加工费及分析测试等消耗费用（约占总经费的70%）。
（2）学术活动费（学术会议、调研与出版费等），申请者来中心做实验差旅费等（约占总经费的30%）。
（二）开放课题经费来源于中心基本科研业务费、工程中心建设经费、优势学科建设经费等，课题承担方需提供研究过程中的开销票据到中心报销，相关费用须经中心分管领导签字后在江苏大学财务处进行报销。
如果条件允许，建议经费划拨到申请单位进行管理。
（三）仪器设备使用费收取办法
开放课题研究人员使用本中心测试设备所需费用参照中心对外测试服务收费标准，对于无明确收费标准的工艺或其它测试设备，收费标准如下：使用仪器设备的每小时标准费用按以下公式计算：
每小时标准费用=设备价值/1080×12
（用外汇款额度购买的仪器将原价值乘1.6倍）
五、附则
本条例的解释权与修改权属国家水泵及系统工程技术研究中心。
2016年6月。