科技日報記者 張曄?通訊員?吳奕

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，都離不開各種流體裝備。

10月29日，江蘇大學流體機械工程技術研究中心（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問題，應用于南水北調東線和中線工程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)開展基礎理論研究與關鍵技術開發(fā)，研發(fā)出國民經(jīng)濟重大工程所需的系列新技術、新產(chǎn)品，解決了流體裝備的‘心病’?！绷黧w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化為生產(chǎn)力，與1000多家企業(yè)進行合作，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，看似簡單的泵卻蘊涵著大學問?！跋胍尡酶咝‰?，噪音低、揚程高，就必須把葉片與液體之間力學作用研究清楚。”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(guī)模居世界第一，但是過去長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(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學科，經(jīng)過三代人、40多年理論研究和大量工程實踐，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三維粒子成像測速系統(tǒng)，揭示了低揚程泵復雜的空化形態(tài)及其演化規(guī)律，通過建立葉輪軸面速度分布數(shù)學模型，最終破解了高效葉輪流動“密碼”。 上世紀80年代末，我國第一個適用于水力機械的“791翼型”在江蘇大學誕生?！?91翼型”解決了葉片設計的核心基礎問題。

2010年，他們又提出了低揚程泵葉輪非線性環(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(jié)、機組傳動、部件支撐、密封等關鍵技術，提高了機組效率和系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

目前，這一系列成果轉化后約占全國同類產(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)品遠銷歐美、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，我國啟動建設南水北調跨流域調水工程。南水北調不僅是世界規(guī)模最大的梯級泵站工程，也是我國北方重大戰(zhàn)略性基礎設施，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，而大型低揚程泵則是其核心動力“心臟”。

過去，我國的大型低揚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，在南水北調工程建設之初，國家水利部專門在天津舉行了一次“擂臺比武”，國內外22個水利模型進行同臺測試。結果，首次亮相的江蘇大學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，綜合技術指標達到國際領先水平，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、中線21個泵站，占總數(shù)的70%以上。

截至5月13日，南水北調東線和中線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多個縣市區(qū)超過1.4億人的主力水源。

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

近年來，江蘇大學流體中心又瞄準能源、國防、農業(yè)領域流體裝備需求，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械裝備，成功應用于遼寧艦、華龍一號、東北節(jié)水增糧工程等，并獲得國家科技進步二等獎2項。

“水泵之鄉(xiāng)”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注，這篇報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。流體中心將全國重要工廠的技術人員集中到學校組成聯(lián)合設計組，開發(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，深受農民歡迎。

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，同質化競爭也很嚴重。

2019年，江蘇大學流體機械溫嶺研究院成立，這為水泵之鄉(xiāng)帶來了鳳凰涅槃的生機。張德勝說，他們的使命就是幫助當?shù)刂行∑髽I(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)各類泵及控制設備的企業(yè)，創(chuàng)建伊始就與江蘇大學建立了良好的產(chǎn)學研合作關系，2008年雙方合作成立江蘇大學浙江新界水泵研究所（現(xiàn)改名江蘇大學新界泵業(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)技術中心。

通過幾年的運營，江蘇大學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，在共性技術攻關方面，根據(jù)當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)需求，在研自立的項目有4項，申請獲批各類科技項目有10余項，預計可以形成10余項成果供轉化。

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

此外，流體中心把當?shù)仄髽I(yè)納入標準技術委員會，通過標準引領的作用，來提升企業(yè)對技術創(chuàng)新的重視程度。近五年，中心已帶領當?shù)仄髽I(yè)參與國家、行業(yè)標準50余項，占全國水泵標準的50%以上。

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