国家重点学科——流体机械(泵)节能技术研究及工程应用创新团队

发布时间:2015-11-23 15:33:00 | 浏览次数:1688

  一、团队带头人:施卫东
    
施卫东,江苏如东人,九三社员,博士,研究员,博士生导师。江苏省政协委员,九三学社中央委员、镇江市委员会副主委。曾先后在Stanford University培训学习、The Hong Kong Polytechnic University团队研修。历任江苏理工大学流体机械工程技术中心副主任、能源与动力工程学院副院长,江苏大学、江苏省流体机械工程技术研究中心主 任,江苏大学研究生处处长、学科建设办公室主任。20119月任江苏大学副校长兼研究生院院长。先后荣获全国化工优秀科技工作者、中石化青年科技突出贡 献奖、中国农机学会第一届青年科技奖、中国通用机械行业科技创新突出贡献奖、江苏省第三期“333工程突出贡献奖、中国产学研合作创新奖、九三学社中央 优秀社员等。
长期从事流体机械及工程的教学、科研、检测和新产品开发等工作。曾先后主持和负责了国家“863”计划、国家自然科学基金、国家科技支撑计划等课题30 项,其中获国家科技进步二等奖2项,国家级教学成果二等奖1项、中国研究生教育成果二等奖1项,省、部级科技进步奖30余项,授权专利和软件著作权33项。出版著作及标准18部,发表学术论文200余篇,其中SCIEI收录120余篇。培养和指导博士后、博士和硕士研究生80余名,其中6篇论文被评为江苏省优秀博士、硕士学位论文,指导的研究生分别荣获挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛一等奖。现为流体机械及工程国家重点学科、动力工程及工程热物理江苏高校优势学科学术带头人,国家水泵及系统工程技术研究中心常务副主任。兼任中国农机学会排灌机械分会副理事长,中国农机工业协会理事兼排灌机械分会常务副会长,中国通用机械工业协会理事兼泵业分会副理事长,《排灌机械工程学报》编委会副主任、副主编,《水动力学研究及进展》、《江苏大学学报》(自然科学版)编委等。先后被评为新世纪百千万人才工程国家级人选,江苏省有突出贡献的中青年专家,江苏省“333工程中青年科技领军人才、新世纪科学技术带头人第二层次培养对象,江苏省青蓝工程新世纪学术带头人,江苏省六大人才高峰培养对象。领衔的流体机械(泵)节能技术研究及工程应用团队被评为江苏高等学校优秀科技创新团队。享受国务院政府特殊津贴。 

      团队第二负责人:

张德胜,男,博士,副研究员,博士生导师,江苏如皋人。江苏大学人才工程办公室主任、人事处副处长。江苏省六大人才高峰培养对象、江苏大学首批青年学术带头人培养对象,荷兰埃因霍温科技大学(TU/e)、香港理工大学(PolyU)访问学者和博士后,国家自然科学基金网评专家。江苏省泵业协会副会长、中国化工机械动力技术协会搅拌技术委员会委员、ASME会员、中国农业机械学会高级会员。2010年获得流体机械及工程专业博士学位,论文被评为江苏省优秀博士论文,同年留校工作,所在的团队为江苏省高校优秀科技创新团队。长期以来,课题组在翼型、水力机械不稳定瞬态流动及其空化机理、高效离心泵、混(斜)流泵和轴流泵水力模型开发、大型双吸泵节能运行策略、汽车水泵研发等方面具有优势和特色,多项研究成果居国际领先和先进水平。

主持和主要负责完成了国家自然科学基金、国家“863"计划、国家科技支撑计划、国家博士后基金面上项目和特别资助项目、江苏省自然科学基金、江苏省企业博士集聚计划项目等10余项。目前正在主持国家自然科学基金面上项目1项、国家科技支撑计划子课题1项,主持江苏省重点研发计划重点项目1项和竞争项目1项、主持江苏省产学研前瞻性研究项目1项,主持荷兰TU/e-Boshman联合研究项目1项和多项企事业委托课题。多年来,荣获茅以升家乡教育奖、江苏大学十佳青年教职工等荣誉称号,获省部级科技进步一等奖、二等奖和三等奖10余项,发表学术论文80余篇,其中SCIEI收录60余篇,授权及申请国家专利30余项。《Computers & Fluids 》、《Journal of Hydrodynamics》、《Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics》、《Energy Conversion and Management》、《Journal of Aerospace Engineering》、《农业机械学报》、《农业工程学报》、《排灌机械工程学报》、《振动与冲击》、《华中科技大学学报》、《哈尔滨工程大学学报》、《浙江理工大学学报》等十多个国内外权威学术期刊特邀审稿人。

    注重国际学术交流与合作,多次应邀访问美国加州理工学院、日本大阪大学、香港科技大学、荷兰屯特大学、代尔夫特理工大学等国际知名大学,定期参加美国ASME流体工程学术年会并做报告;2011年获得江苏省首批高校优秀青年教师境外研修项目资助,20129月赴The Hongkong Polytechnic University研修(Research Assistant职位),与荷兰埃因霍温科技大学和香港理工大学建立了长期国际合作关系,目前已有2名访问学者、2名博士生进行联合培养。与日本日立公司、日本荏源机械、蓝深集团、南水北调江苏水源公司、中船重工705研究所、亚太泵阀、西峡股份(重庆飞龙江利汽车水泵)、柳州日高股份(汽车水泵)、苏州优德通力、江苏飞跃集团、江苏新泰泵阀、无锡强工机械、泰州康乔、上海节生源等十余家公司建立了长期产学研合作关系,研究成果得到了工程应用。

 

二、团队简介
    
以江苏大学副校长、流体机械及工程国家重点学科学术带头人、国家水泵及系统工程技术研究中心常务副主任施卫东研究员领衔的团队,是一支在长期合作过程中自然形成的具有出色科研能力的创新团队,是江苏大学科技创新团队、江苏高等学校优秀科技创新团队。本团队现有核心成员17人,其中博导4人,正高职称5人、副高职称8人,具有博士学位11人。成员学历层次较高、年龄结构合理,长期深入科研第一线,在流体机械、化工机械湍流减阻与流动控制、系统节能关键技术研究方面综合了机械、材料、力学、控制等多学科知识,互补性强。团队骨干均具有较强的创新素质和能力,多人具有海外留学经历,是一支紧密合作、实力扎实、富有激情和创造力的科研团队。团队建立了以科研项目和科研方向为基础的首席科学家负责制,合作中形成了良好的沟通交流氛围、合理的分工合作精神及协作机制。尤其值得一提的是,本团队拥有2个属于自己的中试工厂和十几个紧密型产学研合作平台,从而对科学研究、产品开发、成果转化、推广应用等将发挥重要作用。

  (一)团队成员:

 施卫东 副校长/研究员 博导 流体机械及工程

张德胜 副处长、主任/ 副研究员 博导 流体机械复杂流动及空化
   副主任/副研究员 流体机械节能设计技术
曹卫东 副研究员 泵现代设计方法
蒋小平 副研究员 高压余能利用技术
   助理研究员 深井泵设计与优化
刘建瑞 研究员 博导 大型烟气脱硫泵优化
叶晓琰 研究员 化工泵系统节能与控制
张启华 副研究员 纸浆泵节能与设计
   研究员  博导 泵标准
胡敬宁 研究员 高压石化泵设计
马新华 副研究员 泵设计与测试
许建强 副研究员 煤液化用往复式特殊泵
   助理研究员 环保装备设计与优化
   助理研究员 微流体作动器设计
赵睿杰 助理研究员 磁流体动力学
   博士 多级自吸泵优化设计

 

(二)研究方向
    
经济的高速发展使我国能源的需求量持续上升,但能源的利用率偏低,浪费严重,供需矛盾日益突出,环境污染、生态破坏也日益严重。流体机械及流体工程是国家节能减排涉及的重要领域,仅作为流体系统的动力源装置——泵类产品的耗电量约占全国总耗电量的20%以上,占全国总油耗的5%。但是,我国流体机械技术水平与国外发达国家相比仍然比较落后,特别是流体机械系统运行效率、产品可靠性与寿命指标远低于国外平均水平,由此导致了资源利用效率低下。按照目前我国机泵的实际运转效率,以西方发达国家实际运行效率水平和寿命为指标,我国机泵效率提高潜力在20%以上,通过流体机械(泵)及其系统节能研究及关键技术攻关,每年节约总电量最大幅度可达6%,并且可以提高流体机械(泵)产品平均使用寿命1倍以上,由此对降低二氧化碳排放起到非常重要的促进作用。团队依托流体机械及工程国家重点学科、国家水泵及系统工程技术研究中心、江苏高校优势学科,面向国家流体机械节能减排、重大技术装备国产化等重大现实需求,从流体机械内部流动机理及关键技术出发,在几十年科研工作积累的基础上,逐步形成了以下四个主要研究方向:

 研究方向1:泵现代设计方法、水力模型和特性的研究
    
完善了高比转速轴(斜)流泵水力模型、高效无堵塞泵、高速泵、新型深井离心泵等的设计方法,改进和提高现有泵的水力设计和优化选型软件。加强石化、核电、军工领域的新结构、新原理泵的研究和开发,开展新型流体机械密封技术、泵装置优化设计技术等的研究;在特种高速泵和集中润滑系统、高温减压塔底泵、高效石油化工流程泵、煤液化往复式特殊泵和密封技术、核电用泵、海水淡化用高压泵等的研究和开发方面取得重大突破。

 研究方向2:流体机械内部流动机理及性能预测研究
    
针对流体机械内部流动不同特点进行试验研究和数值模拟,利用PIVPDPALDV测试系统对流体机械叶轮和压水室内部流动进行测量及可视化研究;分析不同几何参数对流动的影响,建立泵内部流动特征和流动损失的关系,减少泵内部流动损失;逐步掌握泵内动静干涉真实流动的机理,建立控制流动特征的水力设计方法,提出符合真实流动规律的流体机械物理模型,完善流体机械的设计理论和提高水力设计水平。
 研究方向3:流体机械内部多相流动及复杂流动研究
    
采用分子动理学理论、多相流动计算及动态实验的研究方法,研究叶轮机械内部及外缘的空化演化特征和空化发生机制,对空化发生的程度与表观特征进行控制,对空化、振动和噪声间的关系进行模化。研究边界层近壁区大涡结构对湍流的发生、发展、动量与能量传递规律的影响机理,建立更好的湍流理论模型。研究非定常湍流的瞬时流场、叶片边界层分离以及二次流、叶片脱流涡等的形成和运动规律,加深对复杂非定常流动的理解和旋涡运动特性的认识。

研究方向4:流固耦合水力激振及转子动力学特性研究
    
研究叶片泵瞬态工作过程叶轮转子流固耦合振动机理,分析瞬态效应诱发的水力激振、冲击负载对叶轮应力和应变的影响规律;研究涡动参数的尺度效应及其对叶片载荷的影响规律,建立系统耦合运动方程,分析流体激振力及力矩对转子系统模态阻尼和模态频率、振幅和相位的影响,研究不同偏心距和涡动频率下的时域和频域响应,绘制表征转子运动特性的轴心轨迹图;关联各动力学参数分析流体力矩对系统稳定性的贡献,提出有效抑制流体激振的途径和方法。


  
三、团队取得的创新性研究成果、创新能力及水平
       
5年来,本团队先后承担了10余项国家级、30余项省部级课题和大量的技术开发项目,20余项成果通过了省、部级以上鉴定并均达到国际先进水平,获国家科技进步二等奖2项、、中国研究生教育成果二等奖1项,省部级科技进步一等奖5项、二等奖20余项,授权发明专利20余项,制定国家及行业标准20余项,出版教材及专著30余部,发表学术论文300余篇。在石油化工泵、潜水泵、轴(斜)流泵水力模型、高效无堵塞泵、新型深井离心泵等方面取得了大量科研成果,居国内外领先水平,引领了行业发展。
    首创了深井离心泵极大扬程设计法和导叶进口边扭曲的反导叶导流壳设计法,拥有自主知识产权;创建了潜水泵无过载理论与设计方法,解决了低比速潜水泵在大流量区运行易过载的技术难题;为南水北调工程研究的8个系列轴流泵水力模型在由水利部组织的天津同台测试中几乎均名列第一,综合技术指标达到国际领先水平;利用国内首创的密集型聚磁驱动技术、舰船压载泵技术和喷水推进技术等成功运用于我国首艘航母辽宁舰、红旗9防空系统和水下导弹发射系统;应用离心泵多工况设计技术成功设计开发了核电泵产品;自主研制的大型系列烟气脱硫吸收塔循环泵成功应用于云南滇东等火电厂;自主研制的大型海水淡化用高压多级泵产品,已在舟山市六横万吨级海水淡化示范工程一期项目中运行考核超过一年,填补了膜法海水淡化国产高压泵的空白。


四、团队成员合作研究的代表性成果
1.
奖励情况
[1] 新型低能耗多功能节水灌溉装备关键技术研究于应用,国家科技进步奖二等奖,2015
[2]
潜水泵理论与关键技术研究及推广应用,国家科技进步奖二等奖,2007
[3]
射流自吸式柴油机(汽油机)泵直联机组的研究,中国机械工业联合会科学技术奖一等奖,2015
[4]
高效井用潜水泵基础理论研究与系列产品开发,中国机械工业联合会科学技术奖一等奖,2014
[5]
化工轴(混)流泵节能设计理论和方法研究与推广应用,中国中国石油和化学工业科学技术奖一等奖,2013
[6]
低成本低能耗井用潜水泵关键技术研究与开发,中国中国石油和化学工业科学技术奖一等奖,2012
[7]
新型煤矿深井用潜水泵关键技术研究,中国商业联合会科学技术奖一等奖,2012
[8]
系列轴流泵和斜流泵模型研究及工程应用,江苏省科技进步二等奖,2007
2.
学术著作
[1] 泵理论与技术.机械工业出版社,2014
[2]
新型喷灌装备设计理论与技术.机械工业出版社,2011
[3]
新型井用潜水泵设计方法与试验研究.机械工业出版社,2015
[4]
中小型轴流泵 型式与基本参数.中国标准出版社,2007
[5]
无堵塞泵.机械工业出版社,2007
3.
近期代表论文:
[1] Desheng Zhang*, Lei Shi,Weidong Shi, Ruijie Zhao, Haiyu Wang, B.P.M. (Bart) van Esch. Numerical analysis of unsteady tip leakage vortex cavitation cloud and unstable suction-side-perpendicular cavitating vortices in an axial flow pump. International Journal of Multiphase Flow. 2015, http:// 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2015.09.006.SCI期刊)
[2] Desheng Zhang*, Weidong Shi, B.P.M. (Bart) van Esch, Lei Shi, Michel Dubuisson, Numerical and experimental investigation of tip leakage vortex trajectory and dynamics in an axial flow pump. Computers &Fluids 112(2015)61-71.
SCI检索)
[3] Desheng Zhang*; Weidong Shi; Dazhi Pan; Michel Dubuisson. Numerical and Experimental Investigation of Tip Leakage Vortex Cavitation Patterns and Mechanisms in an Axial Flow Pump. ASME J. Fluids Eng. 2015;137(12):121103-121103-14.
SCI检索)
[4] Desheng Zhang*,Weidong Shi,Dazhi Pan,Guangjian Zhang, (2015),"Numerical simulation of cavitation shedding flow around a hydrofoil using Partially-Averaged Navier-Stokes model",International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, Vol. 25 Iss 4 pp. 825-830.
SCI期刊)
[5] Desheng ZHANG *, Haiyu WANG, Weidong SHI, Guangjian ZHANG, Michel Dubuisson.Numerical Analysis of the Unsteady Behavior of Cloud Cavitation Around a Hydrofoil Based on an Improved Filter-Based Model. Journal of Hydrodynamics, 2015. (In press)
SCI期刊)
[6] De-Sheng ZHANG*, Hai-Yu WANG, Lin-Lin GENG, and Wei-Dong SHI, DETACHED EDDY SIMULATION OF UNSTEADY CAVITATION AND PRESSURE FLUCTUATION AROUND 3-D NACA66 HYDROFOIL.THERMAL SCIENCE, 2015, Vol. 19, No. 4, pp. 1233-1236.
SCI检索)
[7] Zhang Desheng*, Pan Dazhi, Shi Weidong, Wu Suqing, Shao Peipei, Study on tip leakage vortex in an axial flow pump based on modified shear stress transportation k-ω turbulence model, Thermal science, 17(5), 1551-1555, 2013.
SCI检索)
[8] Zhang Desheng*, Shi Weidong, Chen Bin, Guan Xingfan, Unsteady flow analysis and experimental investigation of axial-flow pump,Journal of Hydrodynamics, Ser.B,22(1), 35-44, 2010.
SCI检索)

[9] Ling Zhou, Weidong Shi, Weigang Lu, Bo Hu, Suqing Wu. Numerical investigations and performance experiments of a deep-well centrifugal pump with different diffusers. ASME Journal of Fluids Engineering, 2012, 134(07):0711002-8.SCI检索)
[10] Ling Zhou, Weidong Shi, Wei Li, Ramesh Agarwal. Numerical and experimental study of axial force and hydraulic performance in a deep-well centrifugal pump with different impeller rear shroud radius. ASME Journal of Fluids Engineering, 2013, 135(10):104501-8.
SCI检索)
[11] Ling Zhou, Zheming Zhang, Chris Chivetta, Ramesh Agarwal. Process simulation and validation of Chemical-Looping with Oxygen Uncoupling (CLOU) process using Cu-based oxygen carrier. Energy&Fuels, 2013, 27(11):6906-6912.
SCI检索)
[12] Ling Zhou, Weidong Shi, Suqing Wu. Performance optimization in a centrifugal pump impeller by orthogonal experiment and numerical simulation. Advances in Mechanical Engineering, 2013, vol.5, 385809.
SCI检索)
[13] Ling Zhou, Weidong Shi, Weidong Cao, Hongbin Yang. CFD investigation and PIV validation of flow field in a compact return diffuser under strong part-load conditions. Science China Technological Sciences, 2015, 58(3):405-414.
SCI检索)
[14] Weidong Shi, Ling Zhou, Weigang Lu, Bing Pei, Tao Lang. Numerical prediction and performance experiment in a deep-well centrifugal pump with different impeller outlet width. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2013, 26(1): 46-52.
SCI检索)
[15] SHI Weidong, ZHANG Desheng, GUAN Xingfan, Leng Hongfei. Numerical and Experimental Investigation on High-efficiency Axial-flow Pump. Chinese Journal of Mechanical Engineering
2010, 23(1):38-44. SCI检索)

4. 授权发明专利
[1] 李伟、施卫东、任晓锋、蒋小平、陆伟刚等. 屏蔽泵轴向力平衡装置及方法,中国,发明专利,授权号:ZL 201110237938.12014
[2]
李伟、施卫东、蒋小平、周岭、徐焰栋、张华. 风能离心泵模拟试验系统,国家发明专利,授权号:ZL 201210047730.82015
[3]
田飞、施卫东、李伟. 一种污水处理搅拌机,中国,发明专利,授权号:ZL 201210193580.12013
[4]
张德胜、王川、张华、施卫东. 一种用于粒子图像测速的轴流泵及其粒子图像测速的方法,中国,发明专利,授权号:ZL201210103048.62014
[5]
蒋小平、李伟、施卫东等. 一种泵用水润滑轴承综合试验台,中国,发明专利,授权号:ZL 2012100538872.42015
[6]
曹卫东、陆伟刚、施卫东、陈斌. 一种具有径向回流孔的低比转数离心叶轮,中国,发明专利,授权号:ZL 201010179446.72013
[7]
蒋小平、刘建瑞、曾培. 高温高压波纹管补偿器,中国,发明专利,授权号:ZL 201210043173.22013
[8]
徐磊、施卫东、陆伟刚、张德胜、周岭、田飞. 一种医用冲洗泵装置,中国,发明专利,授权号:ZL 201210205825.82014
[9]
陆伟刚、胡博、袁寿其. 矿潜泵的一种硬质合金滑动轴承引水冷却润滑系统,中国,发明专利,授权号:ZL 201010591094.62013
[10]
陆伟刚、张德胜、王洪亮、周岭. 在工程塑料井泵的塑料导流壳内孔部位镶嵌的轴承嵌件,中国,发明专利,授权号:ZL 201010003057.92012
[11]
陆伟刚. 自吸泵,中国,发明专利,授权号:ZL 200810149460.52011
[12]
陆伟刚、应峰、翁芳俊、张德胜. 一种大流量自吸泵,中国,发明专利,授权号:ZL 200910145864.12011
[13]
叶晓琰. 高压往复泵组合阀,中国,发明专利,授权号:ZL 200910117196.12011
[14]
胡敬宁、叶晓琰. 一种高效高压卧式多级离心泵,中国,发明专利,授权号:ZL 20071002439822009

    

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