离心泵气液混输瞬态过渡过程水力特性研究

为研究离心泵进口管路因漏气而出现气液混输瞬态过渡过程的水力特性,采用Pro/E软件完成离心泵内部流道三维造型,利用雷诺时均N-S方程和RNG k-ε两方程及SIMPLEC算法,应用计算流体力学软件CFX对离心泵叶轮流道内的气液混输过渡过程的汽液两相湍流进行值模拟计算,并与试验结果进行对比.结果表明:离心泵发生含气量连续增大的气液混输过渡过程时,在离心力和惯性力共同作用下,叶轮进口的气泡相偏向叶片压力面的运动;叶轮流道内的气泡相的气体体积分数Cvol从零逐渐增加到一定值后急剧增加到最大值,缓慢下降到一定值保持不变;叶轮内部和出口处压力变化规律是先逐渐下降一定值后开始出现大幅度压力波动,而速度变化规律是逐渐变大到一定值后开始剧烈震荡.     

多级离心泵的单级增效研究

为提高D46-50X4型多级离心泵的单级运行效率,使用CFX流体分析软件,选取k-ε湍流模型,对其内部流场进行数值模拟,得出减损其效率的主要原因,设计新的导叶及叶轮,并对离心泵原始模型与改进模型的流场进行数值模拟与分析。结果表明:离心泵的原始模型中叶轮流道进口与导叶扩散段进口均存在明显漩涡,严重降低该型泵的效率;通过减小叶轮外径和调整叶轮流道型线,改进原始模型中的圆盘摩擦损失及叶轮流道内漩涡堵塞;标准工况下,与原始模型相比,改进模型单级扬程提高4.4 m,单级效率提高6.4%,达到了国家标准。     

多级离心泵级间导叶影响的CFD模拟

为了研究多级离心泵内部各级间的相互作用与影响,采用RNGk-ε紊流模型,基于CFD方法借助CFX软件求解雷诺时均N-S方程,对多级离心泵内部流动进行三维流动数值模拟,获得了多级离心泵内部流场,分析了多级离心泵流道内的瞬时流动特性.模拟结果表明:流型的均匀性对离心泵各级效率有明显的影响;首级叶轮室进口断面的流速分布对整体多级泵叶轮径向力的不平衡分布影响甚大,在设计工况下,随着离心泵叶轮级数的增加,叶轮室进口断面旋度增大,多级泵的效率也随之降低,叶片径向力逐渐增大;多级离心泵内各级叶轮进口旋度随流量增大而增大,而叶轮径向不平衡力随流量减小而增大.通过对多级离心泵内部流动特性进行三维数值模拟,掌握多级离心泵内部流动规律,可以为离心泵的水力优化设计等提供理论指导.     

非设计工况下离心泵叶轮改造与流场分析

针对石油化工行业多数离心泵处于非设计工况下工作的现状,提出了通过改变叶轮外径和叶片包角重新设计叶轮的方法来提高离心泵的效率,并用Fluent软件对叶轮内部流场进行模拟分析,得到了叶轮流场速度和压力由吸入口到排出口逐渐增加,分布均匀,没有突变的规律。     

用时间相关有限体积法求解任意旋成面叶栅的跨音速流动

用时间相关有限体积法求解叶轮机械中任意旋成面叶栅的跨音速流动.以积分型的基本方程出发,采用一种简单的四边形多重网格和差分格式,对定常、无粘性、可压缩完全气体的跨音速流场的数值分析,提出了一个行之有效的计算方法,以两个平面叶栅为例进行计算,其结果与实验结果的吻合证实了本方法的成功.这种方法可用于算带有激波的跨音速流场,并对叶栅的设计和叶片的造型有一定的指导作用.     

低比转速复合离心叶轮三维湍流场数值模拟及试验

为研究复合离心叶轮在改善小流量不稳定性方面的工作机理,采用考虑旋转和曲率影响的k-ε湍流模型对4叶片普通离心叶轮流道和24叶片的长中短叶片复合离心叶轮流道的内部湍流进行数值模拟,并与外特性试验结果作分析比较.结果表明:长中短叶片复合离心叶轮可以较好地消除射流-尾迹结构,改善低比转速离心泵小流量工作的不稳定情况;在全流量范围内,复合叶轮低比转速离心泵的效率和扬程都高于普通叶轮低比转速离心泵.文章提出的数值方法能较好地模拟复合离心叶轮内部湍流场的流动情况.     

离心泵内流场特性分析

以一给定参数的具有扭曲叶片的中比转速离心泵为研究对象,绘制其二维叶轮轴面投影图、蜗壳断面图以及蜗壳平面图,并使用UG NX6.0软件对其进行三维建模,将由UG导出的parosolid格式的三维流体域模型导入到CFX中进行网格划分,采用ANSYS CFX12.1软件对其内部流场进行数值模拟及性能预测,得出离心泵在设计工况及几个典型的非设计工况点的扬程、轴功率等反映离心泵外特性的数值计算结果,用OriginPro 8软件绘制出流量-扬程、流量-效率曲线,表明该泵的扬程随着流量的增大而减小,效率随着流量的增大而先增加后减小。     

基于叶片载荷分布的离心泵叶轮水力性能优化

载荷分布是三元反问题设计中的关键参数,为分析叶片载荷分布规律对离心泵叶轮水力性能和气蚀性能的影响,采用软件CFX对叶轮a、b和c 3种不同叶片载荷方式的离心泵叶轮内流场进行数值模拟。由分析结果可知:不同叶片载荷对离心泵叶轮外特性存在较大影响,外特性性能最好的是叶轮b,但其吸力面进口处静压值最小,外特性性能其次的为叶轮a,其吸力面进口处静压值最大,所以在兼顾离心泵叶轮效率与气蚀性能的条件下,优化出最佳载荷分布方式为叶轮a,即外特性和气蚀性最好,在其最佳载荷的基础上对其载荷分布再次进行优化可知:叶轮a-3的载荷分布水力性能和气蚀性能较好。分析结果为离心泵叶轮三元反设计提供一定参考。     

节段式多级离心泵全三维湍流场的数值模拟

选取工业中常用的DF型多级离心泵作为研究对象,数值计算使用了FLUENT软件及其RNG k-ε湍流模型和多重参考坐标系,实现了节段式多级离心泵任意一整级（包括叶轮导叶在内）的全三维流场的数值模拟.模拟结果显示在叶轮出口与导叶入口衔接处,叶轮出流因受到导叶叶片头部的阻挡干扰,导致局部流体逆叶轮旋转方向运动.液流的静压值在正导叶出口附近达到泵级内最大值,进入反导叶后因沿程出现的水力损失静压值略有降低.计算结果得到了泵外特性实测值的验证.     

多级离心泵整机流场三维非稳态湍流压力脉动特性分析

为了探究离心泵内部非稳态流动引起的压力脉动现象及其特性,以某型多级离心泵为对象,建立了流场三维有限元网格.采用Fluent仿真技术,选用RNG k-ε湍流模型对离心泵流场进行非稳态数值计算,通过设置监测点,得到了不同位置处在每个时间步长下的压力值.运用FFT方法,对叶轮及蜗壳等主要流道监测点的压力脉动进行频谱分析,结果表明叶轮和蜗壳内的压力脉动主要集中在叶频及其倍频处,并且叶轮与蜗壳之间动静干涉对压力脉动有较大的影响.     

基于UG的叶片专用数控加工软件

为了提高叶片零件设计及加工效率,开发出一套基于图形化编程技术的叶片专用数控加工软件.针对专用数控加工软件开发周期长、工作量大的特点,提出了在UG软件CAD/CAM模块基础上使用UG/OpenAPI函数开发叶片专用数控加工软件的方法.开发的叶片专用数控加工软件以数据库为核心,分为叶片CAD和叶片CAM两个部分.在叶片CAD模块中实现了叶片零件三维参数化设计.在叶片CAM模块中解决了叶片零件加工刀具轨迹生成及数控加工代码生成问题.数控加工软件的开发实现了叶片从设计到加工的无缝集成.对提高叶片设计、加工质量和效率及降低叶片生产制造成本有着十分重要的意义.     

基于流固耦合的离心通风机叶轮强度研究

考虑风机工作时叶轮变形对流场的影响和气动力对叶轮变形和应力的影响,采用软件CFX进行流场计算、ANSYS进行结构计算,以MFX - ANSYS/CFX为数据耦合平台,应用弱耦合方法对风机叶轮强度进行研究.计算结果表明:叶轮最大总变形发生在叶片吸力面的中间位置,最大等效应力发生在前盘;在风机不同的稳定工况下,叶轮最大等效...     

基于响应面与遗传算法的液力透平叶轮优化设计

建立了基于试验设计、响应面近似和遗传算法优化的液力透平叶轮优化设计方法。通过ANSYS CFX数值模拟得到其外特性,原始模型数值计算结果与试验结果外特性吻合较好。以设计工况下的水力效率和扬程为目标函数,利用响应面方法(RSM)分别得到设计参数与目标函数之间的显式表达式,采用NSGA-Ⅱ遗传算法得到最优叶轮参数组合。优化后水力模型效率提高3.2%。结果表明,响应面方法与NSGA-Ⅱ遗传算法相结合的优化方法适用于液力透平叶轮的优化设计。     

双级对转压气机流场分析研究

以设计的某对转压气机级为研究对象,应用F INE/TURBO和CFX软件研究了设计转速、典型工作状态下该压气机的性能和流场细微结构,为进一步优化对转压气机叶片设计提供了依据。计算结果表明:在压气机中反向旋转转子叶片布局设计较好的前提下,对转技术可以在较小的空间里实现较高的压比,从而大幅度提高发动机的推重比;文中给出的对转压气机设计局部流场结构还未达到最优,三维叶片还需要进一步改进,主要表现在一级转子根部和尖部附面层较厚,并伴随有分离现象;二级转子尖部分离流动强烈,使得下游叶片来流发生较大畸变;出口导叶设计尚不理想,集中表现为在根部和尖部有较弱的分离流。     

动叶轮叶片数对多相混输泵水力性能的影响

为了探究动叶轮叶片数对多相混输泵外特性、做功性能和水力特性的影响规律,基于欧拉非均质流模型,利用CFX软件对不同动叶轮叶片数下的多相混输泵在多种流量工况、入口含气率10%的条件下进行数值计算。研究发现:流量在90 m3/h及以下时,动叶轮叶片数对扬程和效率的变化趋势影响相对较小,而随着流量的增加,四叶片动叶轮会使混输泵扬程和效率的下降程度增大;当动叶轮叶片数为3时,多相混输泵的外特性、叶片表面静压分布、载荷分布和水力特性等均优于动叶轮叶片数为4时的性能。本文的研究结果可为多相混输泵动叶轮叶片数的选择提供参考。     

液力变矩器内部三维流动计算方法

系统地论述了三元件向心式液力变矩器内部三维流动计算方法。首先对各叶轮内部流场进行计算,画出其进出口压差与流量关系曲线,找到各叶轮的共同工作点,然后再考虑叶轮之间的影响,通过反复试算,逐步逼近实际工况点,较精确地计算出流场的压力和速度分布,并对性能参数进行预测。此方法以及揭示的压力和速度分布对该类型液力变矩器的设计与改进具有实际的指导意义。     

汽车CFD流场仿真集成高效优化技术研究

为了在汽车造型结构设计中获得理想的气动性能,必须经过参数化几何建模与修改、网格划分、CFD流场计算、采样和优化设计等过程,其过程费时费力。对此,提出在参数化几何建模的基础上,基于UG二次开发实现几何模型数据交换,以脚本文件对ICEM建立自动网格划分命令,建立的操作日志文件可实现CFD边界条件、控制方程和参数调用等功能。然后,在Isight软件中,采用批处理文件实现几何模型修改、网格划分、流体分析计算3个环节的数据调用、启动、关闭和执行其他相关操作,从而建立高效的集成优化技术。最后,以国际标模附加装置气动减阻为例进行了技术实例验证。研究结果表明:以Isight为集成优化驱动平台,高度集成UG、ICEM、FLUENT,可实现自动三维模型修改、网格划分、流场计算,减少人工操作与错误,节省大量设计时间和计算资源,极大地提高了优化工作效率。     

轴流泵内部三维湍流场的数值模拟

基于流体动力学计算分析的FLUENT软件,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对轴流泵内部流场进行了数值模拟,并分析了该轴流泵在小流量工况﹑设计工况和大流量工况下叶轮内的速度分布和压力分布以及泵的外特性,得出了该轴流泵的扬程和效率随着流量的变化规律。研究结果有助于解析轴流泵的内部流动机理,并对泵的水力设计提供重要的参考。     

基于Pro/E的全摆线齿轮参数化设计

针对全摆线齿轮三维建模工作的复杂和繁琐,且修改不便的问题,根据全摆线齿轮的自身特性,利用Pro/E软件的特征建模和参数化建模技术,建立了内啮合全摆线直齿轮和斜齿轮的三维模型,实现了全摆线齿轮的参数化设计,减少了全摆线齿轮的重复建模工作,提高了全摆线齿轮的设计效率,为后期齿轮传动系统的虚拟装配、有限元分析等工作打下了基础。