高速部分流泵整机非定常流动数值模拟
离心泵内部空化流动的定常数值模拟及性能预测

离心泵内部空化流动的定常数值模拟及性能预测刘宜;陈建新;宋怀德;李爱学;李永乐【摘要】为了研究离心泵内部的空化流动,利用fluent软件中的空蚀模型及混合流体两相流模型,对离心泵的三维湍流空蚀流场进行定常数值模拟,根据模拟计算结果显示的液相和空泡相流动特征,预测了离心泵在设计工况下运行时流道内空化发生的位置和程度;通过分析空蚀发生过程中叶片上的压力分布,揭示出离心泵流道内部流场的内在特性,最后对泵的性能进行了预测,说明数值模拟可以为离心泵在特定工况下运行时的空化性能预测提供依据.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】5页(P41-45)【关键词】离心泵;定常数值模拟;空化;叶片【作者】刘宜;陈建新;宋怀德;李爱学;李永乐【作者单位】兰州理工大学流体动力与控制学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学流体动力与控制学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学流体动力与控制学院,甘肃,兰州,730050;上海凯泉泵业(集团)有限公司,上海,200436;兰州理工大学流体动力与控制学院,甘肃,兰州,730050【正文语种】中文【中图分类】TH311空化现象对离心泵性能具有重要的影响,离心泵在实际运行的过程中,空化现象的发生导致离心泵扬程下降,进而引起泵运行特性的改变、振动和噪声等一系列问题,严重时会使泵中液流中断,不能正常工作,所以空蚀破坏是引起离心泵故障的主要原因之一,提高离心泵的空化性能对离心泵安全、稳定、高效的运行具有重要意义。
随着计算机技术和CFD技术的快速发展,从研究离心泵内部流体的流动机理出发,用数值模拟研究离心泵内部空化流动,指导改善离心泵内部的空化性能已成为离心泵性能分析、优化设计的一个重要阶段。
本文将以某厂生产的单级离心泵为研究对象,采用Fluent软件,将Singhal等人研究发展的三维混合流体完整空化湍流模型与混合流体两相流模型相结合,对离心泵内部的全流道三维空化流动进行定常数值模拟研究,分析了在设计工况下离心泵叶轮内部流场的压力、速度、空泡体积分数分布和离心泵整机性能,这对改善离心泵的空化性能、优化设计有着重要的意义。
基于CFD的离心泵内部流场数值模拟

基于CFD的离心泵内部流场数值模拟作者:郑玉彬张旭明来源:《科技创新与应用》2014年第21期摘要:为研究CFD技术在离心泵内部流场分析方面的应用,通过三维软件Pro/E对核主泵内部流道进行三维造型,基于雷诺时均N-S方程和k-ε湍流模型两方程及SIMPLEC算法,应用计算流体力学软件CFX对泵进行了定常数值模拟和分析。
结果表明:由于蜗壳的扩压作用,在0.6Q~1.3Q泵的内部压力变化梯度明显,从叶轮进口向蜗壳出口方向,压力逐渐增加。
在0.9Q~1.1Q工况,泵内的压力变化更加均匀,这表明在设计点附近,泵的流动更加稳定。
而在1.2Q和1.3Q工况,在第八断面附近,出现高压流体和低压流体交汇,流场分布不均匀,这表明泵在大流量区域流动不稳定。
应用CFD技术能很好的分析离心泵的内部流场。
关键词:CFD;离心泵;数值模拟随着工业和城市化的进一步发展,我国面临着水污染严重,污水治理起步晚、基础差、要求高的形势,因此开发高效节能的排污泵能够降低能耗,达到节能的效果,可以为国家带来巨大的经济效益[1]。
施卫东[2]为实现低比转速潜水排污泵高扬程、高效率、无过载性能的统一,对WQS150-48-37型低比转速潜水排污泵采用不同设计方法,经优化得出3种方案,应用Pro/E软件建模,结合Fluent软件对3种方案进行了多工况内部流场分析和性能预测,并与外特性试验结果对比。
丛小青[3]针对低比速排污泵轴功率曲线随流量增大而增大这一特点,从理论上推导了排污泵产生无过载轴功率的条件,分析了主要几何参数对扬程曲线斜率的影响,给出了无过载排污泵水力设计中主要几何参数的选择原则和范围,同时通过设计实例,阐述了无过载排污泵的设计方法。
刘厚林[4]通过对双流道泵叶轮和蜗壳里的水力损失、容积损失、机械损失的分析,提出了双流道泵扬程曲线、效率曲线的性能预测方法,分别给出了双流道泵叶轮和蜗壳内各种摩擦损失、扩散损失,及主要局部损失的计算方法。
水泵改型前后的泵装置数值模拟

水泵改型前后的泵装置数值模拟卢强武警水电三支队一大队,贵州贵阳 550000摘要:南水北调大型泵站水力模型在更新改造时,考虑到现场改造条件的限制,满足工程需求的水泵轮毂比可能不能保证一致,因此需要对水力模型进行改型设计。
本文采用CFD技术预测改型前和改型后的泵装置性能,即在轮毂比不同的条件下,得到改型后的方案与改型前的方案泵装置性能,通过数值模拟结果的对比分析,得出了不同轮毂比下的泵装置性能的差异。
并得出了当泵站更新改造时,轮毂比成为不可更改因素时,改型设计时可行的。
关键词:更新改造;轴流泵;泵装置;改型中图分类号:TH312 文献标识码:A 文章编号:1671-5586(2015)49-0150-04Axial-flow pump modification research basic on pump device simulationAbstract:Pump hydraulic model of the selection of pump station renovation, due to the design of lift decrease, taking into account the field modification conditions, hub ratio should keep the original value, hence the need for modification of hydraulic model. This paper adopts CFD technology to predict the pump device performance, ensure the accuracy can meet the engineering requirements, in the early control pump remodeling of rationality.Key words: Renovation; Axial-flow Pump; Hydraulic Model; Modification1 概况由于泵站工程水泵机组设计不合理、运行时间长、设备老化等问题,导致水泵机组运行扬程长期偏离设计扬程、泵装置效率长期处于非高效区、水泵汽蚀非常严重[1]。
《非定常流动及流动控制基础》札记

《非定常流动及流动控制基础》阅读记录目录一、内容概括 (2)1.1 非定常流动的基本概念 (2)1.2 流动控制的必要性 (4)1.3 本书的主要内容与结构 (5)二、非定常流动的基本理论 (6)2.1 非定常流动的分类与特点 (7)2.2 非定常流动的控制方程 (8)2.3 非定常流动的数值模拟方法 (8)三、非定常流动控制原理与技术 (10)3.1 空气动力学控制原理 (11)3.2 热传递控制原理 (12)3.3 结构优化与减阻降噪技术 (14)3.4 自适应控制技术 (15)四、流动控制系统的设计与应用 (16)4.1 流动控制系统的设计方法 (18)4.2 实际工程应用案例分析 (19)4.3 流动控制系统的性能评估与优化 (19)五、结论与展望 (20)5.1 本书总结 (21)5.2 展望未来发展趋势 (22)一、内容概括在阅读《非定常流动及流动控制基础》这本书的过程中,我深入了解了非定常流动的基本概念、原理及其在实际工程中的应用。
书中详细阐述了流体在不受恒定外力作用下的流动状态,即非定常流动。
这种流动的特点是流场中的速度和压力等物理量随时间发生变化,对流动的控制和管理提出了更高的要求。
本书还探讨了多种流动控制方法和技术,如减阻、减振、降噪等,这些技术在航空、航天、汽车等工程领域具有重要的应用价值。
我对这些控制方法和技术有了更深刻的理解,并认识到它们在提高系统性能、降低能耗和减少环境污染等方面的重要作用。
《非定常流动及流动控制基础》为我提供了一个全面了解非定常流动及其控制技术的平台,对我今后的学习和科研工作将产生积极的影响。
1.1 非定常流动的基本概念在流体力学中,非定常流动是指在流动过程中,流场中的某些物理量(如速度、压力、密度等)随时间发生变化的现象。
这种变化可能是由于外部条件(如湍流、涡旋等)引起的,也可能是由于内部结构(如管道、叶片等)的变化导致的。
非定常流动在许多工程领域具有重要的应用价值,如航空航天、汽车工程、能源工程等。
《柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟与可视化试验研究》

《柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟与可视化试验研究》篇一一、引言柱塞泵作为液压传动系统中的关键设备,其性能的优劣直接关系到整个系统的运行效率和稳定性。
配流副作为柱塞泵的核心部件之一,其流场特性的研究对于提高柱塞泵的工作性能具有重要意义。
本文通过瞬态流场数值模拟与可视化试验研究,深入探讨了柱塞泵配流副的流场特性,为柱塞泵的设计和优化提供了理论依据。
二、流场数值模拟方法本文采用计算流体动力学(CFD)方法对柱塞泵配流副的瞬态流场进行数值模拟。
首先,建立了配流副的三维几何模型,并进行了网格划分。
然后,根据流体动力学理论,设定了合适的物理模型和数学模型,包括流体物性参数、边界条件等。
最后,通过求解流体动力学方程,得到了配流副的瞬态流场分布。
三、可视化试验研究为了验证数值模拟结果的准确性,本文还进行了可视化试验研究。
通过高速摄像技术和粒子图像测速技术(PIV),观察了配流副的流场特性,并记录了相关数据。
同时,还对不同工况下的流场进行了对比分析,为后续的优化设计提供了依据。
四、结果与讨论1. 数值模拟结果分析通过对配流副的瞬态流场进行数值模拟,得到了流场的压力分布、速度分布等关键参数。
分析结果表明,配流副的流场具有明显的瞬态特性,不同时刻的流场分布存在较大差异。
此外,还发现流场中存在明显的涡旋现象,对泵的性能产生一定影响。
2. 可视化试验结果分析通过可视化试验研究,观察到了配流副的流场实际形态。
与数值模拟结果相比,二者基本一致,证明了数值模拟的准确性。
同时,还发现不同工况下流场的形态和分布存在明显差异,这为后续的优化设计提供了依据。
五、结论本文通过对柱塞泵配流副的瞬态流场进行数值模拟与可视化试验研究,得到了以下结论:1. 配流副的流场具有明显的瞬态特性,不同时刻的流场分布存在较大差异;2. 配流副的流场中存在明显的涡旋现象,对泵的性能产生一定影响;3. 通过可视化试验研究,验证了数值模拟结果的准确性;4. 不同工况下配流副的流场形态和分布存在明显差异,这为后续的优化设计提供了依据。
《2024年柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟与可视化试验研究》范文

《柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟与可视化试验研究》篇一一、引言柱塞泵作为液压传动系统中的关键元件,其性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。
配流副作为柱塞泵的核心部分,其瞬态流场的特性对泵的性能具有重要影响。
因此,对柱塞泵配流副瞬态流场进行数值模拟与可视化试验研究,有助于深入理解其流动特性,为优化柱塞泵的设计和提升其性能提供理论依据。
二、流场数值模拟方法在柱塞泵配流副瞬态流场的数值模拟中,我们采用了计算流体动力学(CFD)方法。
CFD是一种通过计算机求解流体控制方程来模拟和分析流体流动的技术。
通过建立配流副的三维模型,并设定合理的边界条件和初始条件,我们可以得到流场的瞬态变化情况。
在模拟过程中,我们采用了高精度的数值计算方法,如有限体积法或有限元法,对流场进行离散化处理。
通过求解离散化后的控制方程,我们可以得到流场中各个位置的流速、压力等参数的变化情况。
此外,我们还考虑了流体的物理性质,如密度、粘性等,以及流体与固体壁面的相互作用等因素,以更准确地模拟实际流场情况。
三、可视化试验研究为了验证数值模拟结果的准确性,我们进行了可视化试验研究。
通过高速摄像技术,我们可以实时观察配流副内部流场的动态变化情况。
同时,我们还采用了粒子图像测速(PIV)技术,通过在流场中加入示踪粒子并利用激光照射和图像处理技术,可以得到流场中各个位置的流速和流向信息。
在试验过程中,我们通过改变柱塞泵的工作条件(如转速、压力等),观察配流副内部流场的变化情况。
通过对比不同条件下的流场图像和数值模拟结果,我们可以验证数值模拟的准确性,并进一步分析配流副的流动特性。
四、结果与讨论通过对柱塞泵配流副瞬态流场的数值模拟与可视化试验研究,我们得到了以下结果:1. 配流副内部流场的瞬态变化情况。
我们观察到在柱塞泵的工作过程中,配流副内部流场呈现出复杂的流动特性,包括涡旋、流动分离等现象。
2. 数值模拟结果与可视化试验结果的对比。
我们发现数值模拟结果与试验结果在整体趋势上一致,但在某些细节上存在一定差异。
高比转数混流泵非定常流场压力脉动特性

a + a ( )= 0 ,
Ⅵ
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进行 对 比 , 为 了解混 流 泵 的 内部 流 动提 供 重 要理 论
依据 .
( 3 )
、
( ) + 毒 ( ) 一老 + 毒 警 ) 一 鼍 ,
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1 模 型基本参数及计算区域
方程直 接计 算 比网格 尺 度 大 的大 涡 运动 , 采 用 建 立
模 型来 模拟 比网格 尺 度 小 的小 涡 运 动. 盒式 滤 波 是 目前使 用最 多 的一 种滤 波方 法. 文 中采 用盒式 滤波 器¨ , 可 以表示 为
1 /V ,x
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刘 阳等 对离心 泵压 力 脉 动进 行 了全 面 阐述 , 总 结 了 3种 不 同的压力 脉 动. 施 卫 东 等 对轴 流 泵 全 流 场 进行 三维非 定 常数 值模 拟 和试 验研 究 , 得 到 轴 流 泵在不 同工 况 和不 同 导 叶数 时 内部 流场 的压 力 脉
1 . 2 计 算 区域
根据 亚格子 模型 , 亚格 子应力 具有式 ( 6 ) 的形式 :
一
÷ r k k 6 =一 s ,
( 6 )
图 1为模 型泵 的计 算 区域 . 进 行数 值 模 拟计 算
时, 把模型泵划分为 4 个计算区域 , 即喇叭管 、 叶轮 、
导叶、 弯 管部分 .
2 模 型 建 立 与 监测 点 设 置
2 . 1 数 学模 型
等 通过 改变 叶轮形 状 和径 向尺寸 , 采用 雷 诺 时 均
N—S方程 和 S S T k一 两 相湍 流模 型进行 三维 非定
大涡模 拟 方 法 的基 本 思 想 是 通 过 某 种 滤 波 方
《排灌机械工程学报》2011年总目次

杨
帆等
仇宝 云等 唐学 林等 朱红 耕等 仇 锦 先等 盛 平等
6 新 型竖井 贯 流泵装 置 研发 与数 值分 析 1
6 基于 D S 2 P A传统分解聚合模型的并联泵站优化
6 基 于 Zg e 3 iB e和 3 的多污水 处 理厂 监控 系统 设计 G 流 体工 程
…
拍 舶
钉 仇 云 柙
陈 等
6l
6 7 7 2
7 7
基 于不变 矩 和神经 网络 的泵机 组轴 心轨 迹 自动识 别
后置 灯泡 贯流 装置灯 泡体 形式 的数 值模 拟
中隔墩对 大型 泵站 水 流道水 力性 能 的影 响
大 型泵站运 行 优化方 法及 其应 厢 泵 站前池 非连 续挑 流 消能 防沙技 术措施
周济 人等
梁金栋 等
冯 晓莉等 高传 吕等 胡 张 等 蕾等
l7 2
l 33
离心 风机 在 污水处理 中的喘振 机理
19 3
l4 4
基于能量价值理论的电站循泵优化及系统开发
水 面蒸发 对南 水北 调江 苏段 渊水效 率 的影 响
证据 理论 在 泵站 老化评 价 中的应 用 并联 泵 站群 日优化 运行 方案 算法
6 轴 向流 中不 同约束 条件 柔性 板 稳定性 分 析 4
6 有 植 被突 扩 明渠水 流特 性试 验 5
刘 梅 清等
王 泽 等
6 低频超声二次雾化喷头声悬浮过程仿真 6
6 基 于 改进粒 子 群算 法求 解 马蹄形 断 面正 常水 深 7 6 基 于遥 感 和蚁 群算 法 的多 目标 种植 结构 优化 8
一
袁 寿其等
陈 红 勋等 木 幌秋 等
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l 4 3 0I
验 研究 表 l , 月 1 高速部 分 流泵 内部 流 动 为 复 杂
的 维 l定 常湍 流 , 伴有 涡 流 、 卜 常 同流 、 汽蚀 、 力振 水 长 , 以 △ =2 2 所 , . 8×1 ~ S 绝 对 残 差 均 小 于 1 0 , 0
时, 进行 下 ~ 步 物理 时 间步长 的迭代 . 一
坏 系统 没 备. H前 , 丁泵 的 内部 流场 力脉动 的研 埘
究 川 式验 方 法 和 数 值 方 法 .Js o zl 帛 采 i} oe G nae z
在蜗壳 壁 面靠 近叶 轮 出 口处设 置 9个 监测 点 , 以进
行压 力 监测 , 图 1 如 所示 .
。 通 过 试验 存 蜗 壳 的壁 面 附 近 设 置 监 测 点 , 。 以 测 力随时 间 的脉动情 况 , 果表 明压 力脉 动 、 结 泵 体振 动 、 噪声等 都 和 叶 轮在 隔舌 附近 相 互 干 涉 作用
Ktn aii 对 离心 泵 内部流 场进 行 了数值 模拟 , i oM j a d
( ee rh C n r f li Ma hn r E gn eiga dT c n l y i g uU ies y Z e j n , in s 1 0 3 hn ) R sac e t ud c ie n ier n eh oo ,J n s nv ri , h ni g J gu2 2 1 ,C ia eoF y n g a t a a
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的结 有 天. ogS oC o 等 通 过在 叶轮 的 不 同 Jn —o h i 、 处安 装乐 力传 感器 的方 法测 得压 力的波动 频 率
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币 幅值 , ¨ 阿做频 域 分 析 , 到 噪 声 的 音频 图 , 运用 得 并
_ 验 干模拟 的 法 , 好 的验 证 了模拟 的可 靠性 . , ¨ 很
sai e s r t t pr s u e c
收稿 E期 : 0 0一l t 2l 2—2 7 基金 项 目:安 徽 省 科 技 攻 关 计 划 项 目( 80 3 3 0 12 0 )
作者简 介:柴立平( 9 9 ) 男 , 16 , 安徽滁州人, 高级T 程师( lpmp 6 .e) 主要从事流体机械 、 二 ep u @2 3 nt , 化] 过程机械 的研究 潘兵辉( 9 2 ) 男 , 18 一 , 湖北武汉人 , =研究生 ( a0 g @yho cl.・) 主要从事流体机械及T程研 究 硕 pn 2 k ao .O ( , n n
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l f w ae h sa g e ti a to i r t n o g s e d p rile iso mp a d ti h n me o s o r t a r a mp c n v b a i fhih—p e a ta m si n pu o n h s p e o n n i
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高速部分流泵整机非定常流动数值模拟
柴 立 平 ,潘兵 辉 , 海峡 , 石 江 伟 ,曹敏 红
( 苏大学流体机械工程技术研究中心 , 苏 镇江 221) 江 10 3
s r iti t n o o u e wa e o e tt r e d fe e t t s a d fo r t s a h i e a d fe u e d srbui fv l t s r c M d a h e ifr n i o me n w ae , nd t e t n '— l m i qu n y d ma n o r s u e f t ai n o o t rn on s i h nn rwalo out r n lz d e e o i fp e s r ucu t f9 m ni i g p i t n t e i e l f v l e we e a a y e l o o
,
p riu a l e iu n t e n z l e in. atc l ry s ro s i h o ze r go Ke y wor ds:h g s e d p rile s in p mp; se d o p e s r u t a in; e u n y d ma n: ih—p e a a miso u t un ta y f w; r s u e f cu t l l o f q ec o i r
tew o u pu d r he okn o t o . Q ,. Q n . Q , epci l. h tt rs h h l p m n e rew rigp i s f 5 0 1 0 0 d15 o rset ey T es i pe— e t n 0 a v ac
b a tF u i rta so m o eo iy a d p e s r . e smu ai n r s ls s o t a ttc pr su e ha y ts o re r n fr f rv l ct n r s u e Th i lto e u t h w h tsai e s r s
摘 要 :为研 究 高速 部分 流 泵 内部 由于叶轮 和 蜗 壳之 间动 静 干 涉作 用 引起 的压 力 脉 动 的机 理 , 采 用计 算流体 动 力 学软 件 Fun let中的滑移 网格技 术 , 该 泵在 3种 工 况 下 ( . ,. ,. ) 对 05 1O 15 的 整机进 行 非定 常数值 模拟 , 捕捉 到 3个 不 同时刻 不 同流量 下 的蜗 壳 区中间截 面的静 压 分布 图 ,
/ 排灌机械工程学t—■——■瞄豳 l2 t l . v2 。 . 9
mmmll J u n lo a n g n r ia i n Ma h n r n i e r n o r a fDr i a ea dI rg to e i e y E g n e i g
Absr c :I r e o r s a c h c a im fp e s r ucu t n t twe ec u e v t mp le — t a t n o d rt e e r h t e me h n s o r su e f t a i ha r a s d b he i el r l o v l t n e a to fa h g s e d pata miso ump,a n me ia i l to fu se d o wa ou e i tr cin o ih—p e ri le s in p u rc lsmu a in o n ta y f w s l c rid o tb p li g t ldn s e h i u n c mp tto a ud d n mi ss fwa e Fle to a re u y a py n he si ig me h tc n q e i o u ai n lf i y a c o t r u n n l
并 对蜗 壳 内壁 面设 置 的 9个监 测点速度 以及静 压进 行 快速 傅 里 叶 变换 , 到 压 力脉 动 的 时域 和 得 频域 图. 拟 结果表 明 : 模 在相 同流量 下 , 流道 内的 静压 随着 时 间 改 变不 大 ; 同一 时刻 , 着流 各 在 随
量 的增 大静 压 变大 ; 力脉动 呈 周 期性 变化 , 随 着流 量 的增 大 , 值 也 增 大 ; 0 5 的 工况 压 且 幅 在 .
n tm u h c a g v r t e a h a o r t . h a i e,t ttc pr su e i r a e t o c h n e o e i tt e s me f w ae Att e s me t m l m he sai e s r nce s s wih l w ae he pr su e f cu t a y lc v rain, n h mp iu e v l e d c e s s wi i . fo r t .T e s r u t a in h s a c ci a ito a d t e a lt d au e r a e t n l o h c e sn ft efo r t . e a p i dev l e o n trngp i t sb g e ta h ma l o ae c n r a i g o h w ae Th m l u au fmo io i o n i ig s tt e s l f w r t o — l t 4 l d to iin,bu h mp i d aueo ni rn o n s b g e ta h e in a d l r e f w a e c n i tt e a lt e v l fmo t i g p i t5 i ig s tte d sg n a g o r t o d u o l t n . h r q e y a lt d aue n r a e t i r a ig o h o r t I l ta e h tt e i s T e fe u nc mp iu e v l i c e s s wih nc e sn f t e f w ae t i usr ts t a h o l l
时 , 测 点 4的幅值 最 大且振 动 最为剧 烈 ; 设计 工 况和 大流 量 时 , 监 在 监测 点 5的压 力幅值 最 大 , 且
各 个监 测 点频域 幅值 随流量 的增 大而逐 渐增 大 , 这表 明流 量 对 高速部 分 流 泵 的振 动 有极 大 的影 响 , 喷嘴 区域 的振 动 最为严 重. 且 关 键词 :高速部 分 流泵 ; 定常流 动 ; 非 压力脉 动 ; 频域 图; 压 静 中图分 类号 : 2 7 9 T 3 2 文献 标志码 : ¥7 . ; H 1 A 文章编 号 : 6 4— 5 0 2 1 )4— 3 3— 4 1 7 8 3 (0 1 0 0 0 0