科技日報(bào)記者 張曄?通訊員?吳奕

從農(nóng)業(yè)排灌到流域調(diào)水、從排水排污到石化運(yùn)輸、從海水淡化到能量回收、從軍工核電到航海航天，都離不開各種流體裝備。

10月29日，江蘇大學(xué)流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心（以下簡稱流體中心）迎來60華誕，記者采訪獲悉，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(chǔ)問題，應(yīng)用于南水北調(diào)東線和中線工程21座泵站，占70%以上。

(資料圖片僅供參考)

“通俗地說，泵就是流體裝備的一種，我們針對各種流體裝備及系統(tǒng)開展基礎(chǔ)理論研究與關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)，研發(fā)出國民經(jīng)濟(jì)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’。”流體中心黨委書記張德勝介紹說，目前該中心80%以上的科研成果已成功轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，與1000多家企業(yè)進(jìn)行合作，開發(fā)新產(chǎn)品600余種。

破解葉輪流動“密碼”

泵是用來輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。以常見的葉片泵為例，拆開螺旋狀的外殼，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，看似簡單的泵卻蘊(yùn)涵著大學(xué)問。“想要讓泵高效省電，噪音低、揚(yáng)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(bào)記者，比如在水利行業(yè)廣泛應(yīng)用的大型低揚(yáng)程泵，我國的總裝機(jī)容量及規(guī)模居世界第一，但是過去長期存在低揚(yáng)程泵內(nèi)流機(jī)理不清、水力模型缺乏、效率低、汽蝕嚴(yán)重、可靠性較差等急需解決的重大行業(yè)難題，嚴(yán)重影響了國家重大工程和液體機(jī)械裝備業(yè)的發(fā)展。

據(jù)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(yáng)程泵的“心病”。

他們構(gòu)建了葉輪復(fù)雜湍流場三維粒子成像測速系統(tǒng)，揭示了低揚(yáng)程泵復(fù)雜的空化形態(tài)及其演化規(guī)律，通過建立葉輪軸面速度分布數(shù)學(xué)模型，最終破解了高效葉輪流動“密碼”。 上世紀(jì)80年代末，我國第一個適用于水力機(jī)械的“791翼型”在江蘇大學(xué)誕生。“791翼型”解決了葉片設(shè)計(jì)的核心基礎(chǔ)問題。

2010年，他們又提出了低揚(yáng)程泵葉輪非線性環(huán)量設(shè)計(jì)理論和方法，解決了低揚(yáng)程泵效率低、空化性能差的行業(yè)難題。在此基礎(chǔ)上，誕生了我國緊缺的新一代高性能低揚(yáng)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(yáng)程燈泡貫流泵和豎井貫流泵總體結(jié)構(gòu)型式，解決了工況調(diào)節(jié)、機(jī)組傳動、部件支撐、密封等關(guān)鍵技術(shù)，提高了機(jī)組效率和系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

目前，這一系列成果轉(zhuǎn)化后約占全國同類產(chǎn)品總產(chǎn)量的60%以上，并轉(zhuǎn)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、日立無錫等15家企業(yè)近2年新增銷售額32.09億元、利潤3.09億元，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷歐美、東南亞等。

“國字頭”工程顯身手

我國是嚴(yán)重貧水國家，水資源時空分布不均和供需矛盾突出是我國可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。

為了解決水資源不均衡的問題，我國啟動建設(shè)南水北調(diào)跨流域調(diào)水工程。南水北調(diào)不僅是世界規(guī)模最大的梯級泵站工程，也是我國北方重大戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施，就像一條條蜿蜒的血脈，為北方缺水干旱地區(qū)送來汩汩清流，而大型低揚(yáng)程泵則是其核心動力“心臟”。

過去，我國的大型低揚(yáng)程泵市場主要被日本、荷蘭等國外大公司產(chǎn)品所占據(jù)。為了能讓國家重大水利工程用上中國泵，2004年，在南水北調(diào)工程建設(shè)之初，國家水利部專門在天津舉行了一次“擂臺比武”，國內(nèi)外22個水利模型進(jìn)行同臺測試。結(jié)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，過流能力提高12.5%，最優(yōu)效率提高3個百分點(diǎn)，綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)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(yáng)程泵已成功應(yīng)用于南水北調(diào)東線、中線21個泵站，占總數(shù)的70%以上。

截至5月13日，南水北調(diào)東線和中線工程累計(jì)調(diào)水量達(dá)到531億立方米。南水已成為京津等40多座大中城市280多個縣市區(qū)超過1.4億人的主力水源。

大型低揚(yáng)程泵還廣泛應(yīng)用于長三角、珠三角、黃淮海、東北平原等地的防洪排澇、水資源調(diào)配、水環(huán)境改善、農(nóng)業(yè)排灌等重要領(lǐng)域及大中型泵站更新改造工程，顯著提升了我國大型低揚(yáng)程泵的技術(shù)水平，在引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展、推動行業(yè)進(jìn)步、抗旱減災(zāi)、節(jié)能減排等方面發(fā)揮了重大作用。

近年來，江蘇大學(xué)流體中心又瞄準(zhǔn)能源、國防、農(nóng)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(jié)水灌溉裝備等多種液體機(jī)械裝備，成功應(yīng)用于遼寧艦、華龍一號、東北節(jié)水增糧工程等，并獲得國家科技進(jìn)步二等獎2項(xiàng)。

“水泵之鄉(xiāng)”轉(zhuǎn)型升級

上世紀(jì)80年代初，人民日報(bào)上的一篇報(bào)道引起了流體中心關(guān)注，這篇報(bào)道講述了石家莊一名婦女背著孩子跑到沈陽水泵廠購買家用水泵的故事。

他們敏銳地洞察到，家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制將帶來微型泵需求的爆發(fā)式增長。

為此，他們向上級部門建議開發(fā)適合家庭使用的微型泵，很快得到批示立項(xiàng)。流體中心將全國重要工廠的技術(shù)人員集中到學(xué)校組成聯(lián)合設(shè)計(jì)組，開發(fā)研制小型潛水電泵和微型泵，設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品很快投放到市場，深受農(nóng)民歡迎。

同時，這也帶動了浙江溫嶺、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)各類小型泵產(chǎn)品，銷量約占全國70%；產(chǎn)品出口到180多個國家和地區(qū)，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%。

隨著市場需求日趨多樣，用戶對泵系統(tǒng)的運(yùn)維智能化綜合管控也提出了更高要求，此時的溫嶺中小企業(yè)卻顯得后勁乏力，研發(fā)創(chuàng)新能力不足，同質(zhì)化競爭也很嚴(yán)重。

2019年，江蘇大學(xué)流體機(jī)械溫嶺研究院成立，這為水泵之鄉(xiāng)帶來了鳳凰涅槃的生機(jī)。張德勝說，他們的使命就是幫助當(dāng)?shù)刂行∑髽I(yè)轉(zhuǎn)型升級，并助力打造溫嶺市泵與電機(jī)的千億產(chǎn)業(yè)集群。

新界泵業(yè)是溫嶺一家生產(chǎn)各類泵及控制設(shè)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(xiàn)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(dǎo)葉水力模型優(yōu)化設(shè)計(jì)，4寸高速井泵、小型多級微型離心泵全新水力模型設(shè)計(jì)等20多項(xiàng)高效水力的成功開發(fā)與優(yōu)化設(shè)計(jì)，共獲得國家級、省部級科研成果獎17項(xiàng)，公司也因此獲批建立國家級企業(yè)技術(shù)中心。

通過幾年的運(yùn)營，江蘇大學(xué)流體機(jī)械溫嶺研究院與企業(yè)聯(lián)合建立博士后工作站2個，在共性技術(shù)攻關(guān)方面，根據(jù)當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)需求，在研自立的項(xiàng)目有4項(xiàng)，申請獲批各類科技項(xiàng)目有10余項(xiàng)，預(yù)計(jì)可以形成10余項(xiàng)成果供轉(zhuǎn)化。

同時，流體中心還在溫嶺舉辦了水泵設(shè)計(jì)及檢測技術(shù)長期培訓(xùn)班2期，培訓(xùn)人數(shù)150余人，舉辦短期水泵基礎(chǔ)培訓(xùn)10余期，培訓(xùn)人數(shù)500余人，為中小企業(yè)提供人才支撐。

此外，流體中心把當(dāng)?shù)仄髽I(yè)納入標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會，通過標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)的作用，來提升企業(yè)對技術(shù)創(chuàng)新的重視程度。近五年，中心已帶領(lǐng)當(dāng)?shù)仄髽I(yè)參與國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)50余項(xiàng)，占全國水泵標(biāo)準(zhǔn)的50%以上。

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