從農業(yè)排灌到流域調水、從排水排污到石化運輸、從海水淡化到能量回收、從軍工核電到航海航天，都離不開(kāi)各種流體裝備。
10月29日，江蘇大學(xué)流體機械工程技術(shù)研究中心(以下簡(jiǎn)稱(chēng)流體中心)迎來(lái)60華誕，記者采訪(fǎng)獲悉，該自主研發(fā)的水力模型，解決了我國流體裝備的核心基礎問(wèn)題，應用于南水北調東線(xiàn)和中線(xiàn)工程21座泵站，占70%以上。
“通俗地說(shuō)，泵就是流體裝備的一種，我們針對各種流體裝備及系統開(kāi)展基礎理論研究與關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)，研發(fā)出國民經(jīng)濟重大工程所需的系列新技術(shù)、新產(chǎn)品，解決了流體裝備的‘心病’。”流體中心黨委書(shū)記張德勝介紹說(shuō)，目前該中心80%以上的科研成果已成功轉化為生產(chǎn)力，與1000多家企業(yè)進(jìn)行合作，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品600余種。
破解葉輪流動(dòng)“密碼”
泵是用來(lái)輸送液體或使液體增壓的機械。以常見(jiàn)的葉片泵為例，拆開(kāi)螺旋狀的外殼，里面就是一組葉輪，利用葉片和液體相互作用就可以輸送液體。
但是，看似簡(jiǎn)單的泵卻蘊涵著(zhù)大學(xué)問(wèn)。“想要讓泵高效省電，噪音低、揚程高，就必須把葉片與液體之間力學(xué)作用研究清楚。”張德勝告訴科技日報記者，比如在水利行業(yè)廣泛應用的大型低揚程泵，我國的總裝機容量及規模居世界第一，但是過(guò)去長(cháng)期存在低揚程泵內流機理不清、水力模型缺乏、效率低、汽蝕嚴重、可靠性較差等急需解決的重大行業(yè)難題，嚴重影響了國家重大工程和液體機械裝備業(yè)的發(fā)展。
據張德勝介紹，流體中心依托國家水泵工程中心和國家重點(diǎn)學(xué)科，經(jīng)過(guò)三代人、40多年理論研究和大量工程實(shí)踐，終于解決大型低揚程泵的“心病”。
他們構建了葉輪復雜湍流場(chǎng)三維粒子成像測速系統，揭示了低揚程泵復雜的空化形態(tài)及其演化規律，通過(guò)建立葉輪軸面速度分布數學(xué)模型，最終破解了高效葉輪流動(dòng)“密碼”。 上世紀80年代末，我國第一個(gè)適用于水力機械的“791翼型”在江蘇大學(xué)誕生。“791翼型”解決了葉片設計的核心基礎問(wèn)題。
2010年，他們又提出了低揚程泵葉輪非線(xiàn)性環(huán)量設計理論和方法，解決了低揚程泵效率低、空化性能差的行業(yè)難題。在此基礎上，誕生了我國緊缺的新一代高性能低揚程泵優(yōu)秀水力模型。
此外，流體中心還與相關(guān)單位合作研制成功了大型低揚程燈泡貫流泵和豎井貫流泵總體結構型式，解決了工況調節、機組傳動(dòng)、部件支撐、密封等關(guān)鍵技術(shù)，提高了機組效率和系統運行穩定性。
目前，這一系列成果轉化后約占全國同類(lèi)產(chǎn)品總產(chǎn)量的60%以上，并轉讓荷蘭、日本、德國等世界泵業(yè)巨頭及骨干企業(yè)100余家。僅上海凱士比、日立無(wú)錫等15家企業(yè)近2年新增銷(xiāo)售額32.09億元、利潤3.09億元，產(chǎn)品遠銷(xiāo)歐美、東南亞等。
“國字頭”工程顯身手
我國是嚴重貧水國家，水資源時(shí)空分布不均和供需矛盾突出是我國可持續發(fā)展的主要瓶頸。
為了解決水資源不均衡的問(wèn)題，我國啟動(dòng)建設南水北調跨流域調水工程。南水北調不僅是世界規模最大的梯級泵站工程，也是我國北方重大戰略性基礎設施，就像一條條蜿蜒的血脈，為北方缺水干旱地區送來(lái)汩汩清流，而大型低揚程泵則是其核心動(dòng)力“心臟”。
過(guò)去，我國的大型低揚程泵市場(chǎng)主要被日本、荷蘭等國外大公司產(chǎn)品所占據。為了能讓國家重大水利工程用上中國泵，2004年，在南水北調工程建設之初，國家水利部專(zhuān)門(mén)在天津舉行了一次“擂臺比武”，國內外22個(gè)水利模型進(jìn)行同臺測試。結果，首次亮相的江蘇大學(xué)水力模型就顯示出優(yōu)異的綜合性能，過(guò)流能力提高12.5%，最優(yōu)效率提高3個(gè)百分點(diǎn)，綜合技術(shù)指標達到國際領(lǐng)先水平，一舉擊敗國際頂尖競爭對手。
目前，該系列大型低揚程泵已成功應用于南水北調東線(xiàn)、中線(xiàn)21個(gè)泵站，占總數的70%以上。
截至5月13日，南水北調東線(xiàn)和中線(xiàn)工程累計調水量達到531億立方米。南水已成為京津等40多座大中城市280多個(gè)縣市區超過(guò)1.4億人的主力水源。
大型低揚程泵還廣泛應用于長(cháng)三角、珠三角、黃淮海、東北平原等地的防洪排澇、水資源調配、水環(huán)境改善、農業(yè)排灌等重要領(lǐng)域及大中型泵站更新改造工程，顯著(zhù)提升了我國大型低揚程泵的技術(shù)水平，在引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展、推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步、抗旱減災、節能減排等方面發(fā)揮了重大作用。
近年來(lái)，江蘇大學(xué)流體中心又瞄準能源、國防、農業(yè)領(lǐng)域流體裝備需求，研發(fā)高效離心泵、核電泵、新型節水灌溉裝備等多種液體機械裝備，成功應用于遼寧艦、華龍一號、東北節水增糧工程等，并獲得國家科技進(jìn)步二等獎2項。
“水泵之鄉”轉型升級
上世紀80年代初，人民日報上的一篇報道引起了流體中心關(guān)注，這篇報道講述了石家莊一名婦女背著(zhù)孩子跑到沈陽(yáng)水泵廠(chǎng)購買(mǎi)家用水泵的故事。
他們敏銳地洞察到，家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制將帶來(lái)微型泵需求的爆發(fā)式增長(cháng)。
為此，他們向上級部門(mén)建議開(kāi)發(fā)適合家庭使用的微型泵，很快得到批示立項。流體中心將全國重要工廠(chǎng)的技術(shù)人員集中到學(xué)校組成聯(lián)合設計組，開(kāi)發(fā)研制小型潛水電泵和微型泵，設計的系列產(chǎn)品很快投放到市場(chǎng)，深受農民歡迎。
同時(shí)，這也帶動(dòng)了浙江溫嶺、山東淄博等中小型泵生產(chǎn)基地的發(fā)展。溫嶺是中國水泵制造之都，有3000余家相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)，主要生產(chǎn)各類(lèi)小型泵產(chǎn)品，銷(xiāo)量約占全國70%;產(chǎn)品出口到180多個(gè)國家和地區，是世界最大的水泵制造基地。該領(lǐng)域2021年總產(chǎn)值近600億元，占溫嶺市工業(yè)總產(chǎn)值的45%。
隨著(zhù)市場(chǎng)需求日趨多樣，用戶(hù)對泵系統的運維智能化綜合管控也提出了更高要求，此時(shí)的溫嶺中小企業(yè)卻顯得后勁乏力，研發(fā)創(chuàng )新能力不足，同質(zhì)化競爭也很?chē)乐亍?/p>
2019年，江蘇大學(xué)流體機械溫嶺研究院成立，這為水泵之鄉帶來(lái)了鳳凰涅槃的生機。張德勝說(shuō)，他們的使命就是幫助當地中小企業(yè)轉型升級，并助力打造溫嶺市泵與電機的千億產(chǎn)業(yè)集群。
新界泵業(yè)是溫嶺一家生產(chǎn)各類(lèi)泵及控制設備的企業(yè)，創(chuàng )建伊始就與江蘇大學(xué)建立了良好的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，2008年雙方合作成立江蘇大學(xué)浙江新界水泵研究所(現改名江蘇大學(xué)新界泵業(yè)水泵研究所)。十余年間，研究所完成了QY充油式軸流潛水電泵、高性能污水泵、5寸多級井泵混流式葉輪與空間導葉水力模型優(yōu)化設計，4寸高速井泵、小型多級微型離心泵全新水力模型設計等20多項高效水力的成功開(kāi)發(fā)與優(yōu)化設計，共獲得國家級、省部級科研成果獎17項，公司也因此獲批建立國家級企業(yè)技術(shù)中心。
通過(guò)幾年的運營(yíng)，江蘇大學(xué)流體機械溫嶺研究院與企業(yè)聯(lián)合建立博士后工作站2個(gè)，在共性技術(shù)攻關(guān)方面，根據當地的產(chǎn)業(yè)需求，在研自立的項目有4項，申請獲批各類(lèi)科技項目有10余項，預計可以形成10余項成果供轉化。
同時(shí)，流體中心還在溫嶺舉辦了水泵設計及檢測技術(shù)長(cháng)期培訓班2期，培訓人數150余人，舉辦短期水泵基礎培訓10余期，培訓人數500余人，為中小企業(yè)提供人才支撐。
此外，流體中心把當地企業(yè)納入標準技術(shù)委員會(huì )，通過(guò)標準引領(lǐng)的作用，來(lái)提升企業(yè)對技術(shù)創(chuàng )新的重視程度。近五年，中心已帶領(lǐng)當地企業(yè)參與國家、行業(yè)標準50余項，占全國水泵標準的50%以上。
(責任編輯：韓夢(mèng)晨)
