水泵叶轮结构动态特性改进设计

叶轮是潜水搅拌器的重要部件,它的动态特性影响着潜水搅拌器的主要特性:动力性、振动与噪声、经济性等;本文结合实验模态分析和有限元理论计算对叶轮的动态特性进行研究,对两者结果进行分析,在得出两者存在强相关性基础上,给出了基于动态特性的叶轮结构改进方式。     

基于FLUENT的潜水搅拌器搅拌流场分析

对于潜水搅拌器的搅拌流场,采用基于雷诺时均方程和标准k-ε方程的湍流模型,以及贴体坐标和交错网格系统对N-S方程用有限体积法进行离散,采用交错网格存放变量,用SIMPLEC算法求解N-S方程,应用Fluent软件对三维不可压湍流搅拌流场进行数值模拟。结果表明:搅拌器叶轮运行时产生旋向射流,中心速度较快,向外做扩展运动,利用体积流来输送液体。通过调整潜水搅拌器的安装深度和改变搅拌器叶轮的重要设计参数轮毂比的大小,对所得到的模拟结果进行对比分析,提出优化的安装和设计方案。     

拉杆对锚式搅拌器搅拌效果影响的数值模拟

对锚式搅拌器的研究大多采用试验的方法,现采用数值模拟软件对锚式搅拌器进行研究。对无拉杆、带水平拉杆和带水平垂直拉杆等3种锚式搅拌叶轮在不同雷诺数的流体中进行数值模拟,得到了槽内流体的流场特性,分析对比了拉杆对锚式搅拌叶轮功率消耗的影响。结果表明,放置水平拉杆的锚式叶轮对功率消耗无明显影响,而且同时放置水平和垂直拉杆的锚式叶轮,对功率消耗也无明显影响。模拟结果与文献试验结果相符。     

大流量工况高比转速潜水排污泵空化性能分析及优化

为提升高比转速潜水排污泵在大流量工况下的空化性能,通过增大叶片进口安放角、减小包角的同时前移叶片进口边的方法,在不改变叶轮外形尺寸的基础上对叶轮叶片进行优化。基于CFD数值计算,预测了3个流量工况下的优化方案(方案二)高比转速潜水排污泵的外特性性能和空化性能,并与原有方案(方案一)的性能进行了对比分析。结果表明:随着空化余量的降低,叶轮进口边附近逐渐产生低压区,主要集中在叶片进口边背面。在叶轮外形尺寸不改变的基础上,增大叶片进口安放角、减小包角的同时前移叶片进口边,不仅可以提高高比转速潜水排污泵的外特性性能,还可以提高大流量工况时的空化性能。在流量为1 500 m~3/h时,必需空化余量仅为5.37m,比原有方案的空化性能提升了6.24m。     

潜水搅拌机叶轮改型及数值模拟分析

利用Faro三坐标测量机扫描出实际叶轮的三维模型,在三维软件Geomagic Studio中进行处理和建模。基于环流理论与毂帽鳍节能理念对原潜水搅拌机叶轮进行改型,根据毂帽鳍直径参数设计出三组叶轮改型方案,并对改型方案进行建模,然后把三维模型导入Fluent软件中,对所改型的用叶轮搅拌的污水处理池进行数值模拟,计算全池内流体的宏观流场与各个截面的速度分布,分析潜水搅拌机的轴向有效推进距离与水体截面有效扰动半径,同时对潜水搅拌机的功率进行研究,得出最佳设计方案。     

潜水排污泵的失效分析及改进

通过对QW型双流道潜水排污泵叶轮失效原因进行分析,得出潜水排污泵叶轮产生磨损的主要原因是因高速含固体颗粒的水流对过流部件的磨损破坏和汽蚀与磨损的联合破坏的结果,根据分析结果提出相应的解决方案。按此方案对该泵进行综合改造后,经运行半年后解体观察,叶轮部分无明显腐蚀,效果良好,达到预期效果。     

搅拌轴动态弯矩及动态挠度计算

目前搅拌轴设计计算中,总是将动态弯曲简化成静态弯曲,造成设计的不准确.搅拌轴动态弯矩及动态挠度计算不仅要考虑作用在搅拌叶轮上的液体动力产生的流体水平力及流体水平力产生的挠度,而且必须同时考虑由此挠度产生的离心力及离心力产生的二次挠度.通过搅拌轴动态计算方法的介绍及对实例具体计算结果的比较及分析,可以看出,只有按照动态计算才能真实地反映搅拌轴的运转情况.这对搅拌器、搅拌设备的设计是至关重要的.     

井用潜水泵锥形套极限偏差的合理设计

针对泵轴和叶轮是用锥形套联接并传递扭矩方式的井用潜水电泵,给出了并用潜水电泵叶轮内孔及锥形套外径极限偏差的合理设计方案,解决了潜水电泵由于锥形套的接触面积不够大,在运行中经常出现叶轮脱落的现象,并举实例进行计算。     

BQS140/340/315型矿用潜水排沙泵的研制

介绍BQS140/340/3 15型矿用潜水排沙泵的总体结构。分析了普能矿用潜水排沙泵叶轮寿命短的原因。介绍BQS系列潜水排沙泵叶轮的不同结构形式,叙述了泵的前置搅拌叶轮、后环迷宫平衡鼓、双机械密封的轴封、高性能防爆感应电机等部件的结构和优点,列述了该泵性能试验曲线和应用。     

潜水排污泵叶轮水力设计改造

某污水处理厂潜水排污泵在实际运行中,实际运行工况大大偏离设计点工况,导致泵出现较强的振动现象,且潜水排污泵性能范围无法满足实际工况需求。针对此问题,对该泵叶轮进行了水力设计改造,改善水力性能,通过三副叶轮试验比较,择优选出的叶轮,满足了实际工况要求,扩大了潜水排污泵的使用性能范围。     

离心压缩机闭式叶轮晶粒黏着失谐动力特性研究

基于铵盐结晶在叶轮流道内非均匀分布形成的失谐,使用有限元方法,计算了失谐叶轮的固有频率和动力响应,并与协调叶轮固有频率和动力响应进行对比,提取振动特征量计算了模态局部化因子和振动局部化因子,研究了这一类不同程度的失谐对叶轮模态特性和动力响应特性造成的影响。     

Dynamic stress of impeller blade of shaft extension tubular pump device based on bidirectional fluid-structure interaction

Current research on the stability of tubular pumps is mainly concerned with the transient hydrodynamic characteristics. However, the structural response under the influence of fluid-structure interaction hasn’t been taken fully into consideration. The instability of the structure can cause vibration and cracks, which may threaten the safety of the unit. We used bidirectional fluid-structure interaction to comprehensively analyze the dynamic stress characteristics of the impeller blades of the shaft extension tubular pump device. Furthermore, dynamic stress of impeller blade of shaft extension tubular pump device was solved under different lift conditions of 0° blade angle. Based on Reynolds-average N-S equation and SST k-ω turbulence model, numerical simulation was carried out for three-dimensional unsteady incompressible turbulent flow field of the pump device whole flow passage. Meanwhile, the finite element method was used to calculate dynamic characteristics of the blade structure. The blade dynamic stress distribution was obtained on the basis of fourth strength theory. The research results indicate that the maximum blade dynamic stress appears at the joint between root of inlet side of the blade suction surface and the axis. Considering the influence of gravity, the fluctuation of the blade dynamic stress increases initially and decreases afterwards within a rotation period. In the meantime, the dynamic stress in the middle part of inlet edge presents larger relative fluctuation amplitude. Finally, a prediction method for dynamic stress distribution of tubular pump considering fluid-structure interaction and gravity effect was proposed. This method can be used in the design stage of tubular pump to predict dynamic stress distribution of the structure under different operating conditions, improve the reliability of pump impeller and analyze the impeller fatigue life.     

螺旋式纸浆离心泵的研究进展

介绍了螺旋式离心泵的基本结构和原理，对新产品设计过程中需要解决的技术问题进行了总结。分析了螺旋式离心泵工业应用、理论设计、试验研究、内部流动数值模拟、叶轮受力和动平衡等方面的国内外研究进展，指出了水力模型设计、内部流动数值模拟、定量测试的研究方向。     

基于特征值灵敏度修改的叶轮结构改进设计

在应用Ansys软件进行叶轮模态计算时，确定叶轮的结构尺寸是建立实体的重要步骤。在引入特征值灵敏度修改理论，给定第一阶固有频率修改数值的条件下，对叶轮的刚度进行了修改。确定出关键尺寸后，对叶轮进行了有限元计算和实验模态分析；比较了二者结果和分析了误差并最终给出了符合设计要求的定型叶轮。     

压缩机叶轮动力学可视化分析

以可视化理论、有限元分析理论为基础,结合三维建模软件Solidworks和有限元分析软件ANSYS对某压缩机组用闭式叶轮进行动力学可视化分析,得到其在惯性力作用下的振动特性,可以判断其在给定工况下能否避开共振频率以及评估其振动对系统的影响.     

风机叶轮振动分析的群论方法

依据风机叶轮具有的旋转对称性，用 Ｃｎ 群的表示理论，导出了群各不可约子空间的特征方程，方程的阶数低，易计算，更便于工程应用，且群论方法可以给出叶轮的模态特征     

离心式液氢泵的动力特性与传热特性分析

对输运液氢的离心式液氢泵进行低温结构设计与动力单元分析,叶轮是速度能转变为压力能获得高压流体的重要部件,对离心泵的稳定输出特性有较大的影响。其中,转子(包括转轴和叶轮)是连动部件,也属于低温泵结构性传热部件。对应用于储运系统的某小流量高压头的离心式液氢泵的叶轮和转轴部件,进行功能分区,利用CFD内嵌模块对其进行数值计算。根据运行系统中输送载荷,对低温条件下的转子部件进行热-结构耦合瞬态应力应变分析,获得其动力特性;采用流固耦合方法,对叶轮区的流体域进行数值计算,分析不同流体载荷下叶轮表面应力分布;对低温离心泵轴-叶轮的传热区进行设计,分析低温-室温隔热效果,为离心式液氢泵的设计研发、结构优化和性能改进提供理论依据和参考。     

Performance of a cross-flow fan with various shapes of a rearguider and an exit duct

A cross-flow fan having forward curved blades relatively produces higher dynamic pressure at low rotating speed because a working fluid passes through an impeller blade twice. Most of this dynamic pressure is transferred to the static pressure in a rearguider and a stabilizer as a scroll in the centrifugal fan. The effect of a rearguider and a stabilizer on the performance of a cross-flow fan is higher than that of the impeller. Therefore, it should be considered how the shape of a rearguider and an exit duct affects on the performance and the flow fields. The purpose of this study is to investigate the reciprocal relation to the flow field and performance among the design parameters. Two-dimensional, unsteady governing equations are solved using FVM algorithm, sliding grid system and standard k - ɛ turbulence model. Verlocity profiles with various parameters are depicted. Furthermore, the meridional velocity profiles around the impeller are plotted at fixed rotating speed and design flow rate. This paper was presented at the 9^th Asian International Conference on Fluid Machinery (AICFM9), Jeju, Korea, October 16–19, 2007.     

大型螺旋桨五轴加工中基于方向包围盒层次树的全局干涉碰撞检测

针对大型螺旋桨五轴加工中重叠区存在的全局干涉碰撞，构建了一种基于动态OBB层次树的检测算法：建立螺旋桨和特殊铣刀头的方向包围盒层次树，利用多刚体系统的运动学理论，获得螺旋桨和特殊铣刀头在每个加工位置处包围盒的动态坐标变换矩阵，根据分离轴理论，实现每个加工位置的全局干涉碰撞检测。通过包围盒分组以及运动趋势判断，提高了全局干涉碰撞检测算法的效率。