滴灌灌水器三角形迷宫流道优化设计

为了研究三角形迷宫流道滴灌灌水器的水力特性,将其结构作为研究单元,以流道转角、流道宽度和齿高3个结构参数为因素,采用均匀设计方法设计出10个结构参数组合方案.对于每个参数方案,通过AutoCAD对灌水器流道进行三维造型设计,采用计算流体动力学软件Fluent 6.2对流道内部流体的流动状态进行数值模拟,并且模拟分析灌水器内部流道的水力性能和流场特性,得到流道内部流场可视化图像,同时计算不同压力对应的流量值,通过回归分析建立压力与流量之间的量化关系和回归曲线图,并获得其流态指数.在此基础上,根据10个组合方案数据,通过多元回归计算,建立流态指数与结构参数之间的数学关系.以流态指数最小为目标,采用遗传算法,获得结构参数优化设计方案,得到一种流道内速度均匀分布、压力变化均匀递减、流量大小控制在滴灌允许范围之内、水力性能优良的三角形迷宫流道灌水器,可为三角形迷宫流道灌水器的参数化结构设计、制造中的精度控制以及最终的研发提供理论依据.     

滴灌灌水器迷宫流道结构与水力性能实验研究

在对迷宫流道结构特征参数提取的基础上,应用快速成形制造技术制作一体化灌水器实验原型,进行了灌水器水力性能实验.应用多元线性回归拟合出了压力-流量关系式和回归曲线图,提出以梯形单元为主特征的流量与结构特征参数关系公式,通过实验验证了其可行性和准确性,建立了此种流道流量-压力-结构之间的关系,进一步分析了流道制造偏差对灌水器流量的影响,为迷宫型灌水器参数化结构设计和制造中的精度控制提供了理论依据.     

齿形迷宫流道流场数值模拟与优化

利用CFD流体动力学分析软件,对齿形迷宫流道内部流场进行仿真计算,通过计算结果获得相关参数及可视化图,并基于这些计算结果进行流道结构优化设计。数值计算结果表明流道内部呈紊流流态;涡流区、滞流区和低速区域较大,主流域流通面积小且向右偏移。按主流流线形状对流道进行结构优化后,增强了流道的＂自冲刷＂功能;优化后的流道适应＂低...     

迷宫型灌水器流道结构与水力性能的模拟研究

为研究迷宫流道结构对灌水器水力性能的影响,利用有限元分析软件Femlab建立了不同流道断面面积和流道单元数模型,通过模拟得出灌水器流量压力关系和灌水器流速分布.分析表明:应用数值模拟的方法可以直观地反映灌水器内部水流运动规律;采用统计回归分析,灌水器的流量系数与断面面积呈正相关关系,与流道长度呈负相关关系;灌水器的流态指数变化不大;当流道长度和压力相同时,流量与流道断面面积呈正相关关系;当流道断面面积和压力相同时,流量随单元数的增加而逐渐减小,呈负相关关系.结果表明,采用有限元方法可以揭示迷宫型灌水器流道结构与水力性能之间的关系,对灌水器流道的结构设计具有一定的指导意义.     

基于Pro/Engineer二次开发的双流道叶轮流道设计

对双流道叶轮流道的结构特征进行了研究,讨论了双流道叶轮流道设计主要参数的确定方法,给出了一种新型流道中线的曲线方程,该曲线由部分渐开线和部分椭圆组成。分析了采用Pro/Engineer进行双流道叶轮流道三维建模的方法,发现直接的建模方法不易于实现,流道建模工作也比较难以进行。为此提出了采用Pro/Engineer二次开发的方法进行流道的三维参数化设计方法。研究了Pro/Engineer二次开发工具Pro/Toolkit的菜单设计技术、UI对话框技术及基于三维模型的参数化设计技术,着重研究了使用Pro/Engineer二次开发的方法进行双流道叶轮流道设计的一般流程,并给出了用Pro/Engineer二次开发方法进行双流道叶轮流道参数化设计的具体实例。     

滴灌灌水器迷宫流道结构对泥沙运动的影响

采用基于颗粒动力学理论的欧拉-拉格朗日固液多相湍流模型,选用夹角、上底宽、齿高、齿尖参差量、流道宽等五因素四水平组成16个迷宫流道模型,进行水沙运动CFD-DEM耦合数值模拟,分析沙粒群通过率、速度下降百分数、沙粒群运动和分布规律。结果表明:沙粒群通过率能有效描述迷宫流道的抗堵塞性能,沙粒群通过率与沙粒速度下降百分数呈负相关,沙粒群整体速度下降是影响迷宫流道内沙粒通过率的核心因素;沙粒速度的变化取决于流道内水流运动特性,而夹角、流道宽是影响水流特性的主要流道结构参数,其中夹角具有显著性影响;较优结构中可使沙粒始终受曳力牵引,大部分沙粒运行于主流区中,保持较高的运动速度,速度下降较小,动能损失少,通过率高,减少了被堵塞的机率;该方法统计了沙粒群运动及分布规律,从微观角度分析迷宫流道内沙粒运动,将有效提高迷宫流道结构设计效率。     

迷宫滴头CFD分析方法研究

利用计算流体动力学CFD软件对3种不同流道结构的迷宫滴头进行了水力特性的数值模拟,得到了滴头流道内部的压力和流速分布,预测了滴头压力流量关系,同时将预测值与实测值进行比较。分析了现有CFD方法在预测迷宫滴头水力性能方面的优势,以及导致预测结果存在一定偏差的原因。对比了不同湍流模型、不同网格密度等因素对滴头内部流场计算结果的影响,提出了今后开展滴头CFD研究的发展方向。     

齿形迷宫流道不同结构参数下灌水器抗堵塞性能研究

以齿形迷宫流道灌水器为研究对象,通过计算流体力学(CFD)数值模拟、PIV观测和样品测试相结合的方法,研究了齿形结构的不同齿底距、齿高下颗粒运动轨迹与流道内部速度场分布的关系,并初步探索了流道结构参数与灌水器抗堵塞性能的关系。结果表明:当流道内固体粒子运动速度小于0.5 m/s时,易在齿底处旋转,而大于此速度时,则易进入主流区被水流带出流道;齿形迷宫流道齿底距与抗堵塞性能呈正相关,齿高与抗堵塞性呈负相关;流道设计时,单纯增大齿底距或者减小齿高,可以有效降低粒子在流道中发生旋转的概率,有利于提高灌水器的抗堵塞性能。     

迷宫型滴灌灌水器的流速模拟研究

利用Fluent软件对矩形迷宫型滴灌灌水器流道内流体的流速进行了模拟研究,通过对模型进行求解,得到了流场内的流体的流速变化。结果表明:灌水器流道的主流区集中在流道的轴线处,低速区位于流道近壁面和拐角处,接近为0,流体并没有充满整个流道,水流流态主要为紊流,每个单元之间速度分布变化不大;在流道断面面积相同、单元数相同时,矩形迷宫型灌水器内流速与压力呈正相关关系。     

ANSYS软件参数化建模研究

大型通用有限元ANSYS软件在结构分析、结构优化设计等工程问题上有广泛的应用。优化设计成功与否的关键是参数化建模与形成分析文件,本文详细讨论了参数化建模的细节与注意事项以及分析文件的形成,为结构优化设计人员提供帮助。     

应用Femlab软件进行滴灌灌水器的设计

利用Femlab软件可以用偏微分方程式描述各种数学、物理与工程问题或者是多重物理量问题,并可用有限元法对其进行分析。为此,重点介绍了该软件的基本原理与应用方法,包括图形绘制、网格生成、解答器等过程,以及它在滴灌设备研发中的应用。通过该软件的使用大大提高了产品设计质量和速度,降低了制造成本。     

基于ANSYS的共振装置三维系统建模及优化设计

为提高小麦联合收割机的使用寿命、降低收割作业过程中产生的共振,基于ANSYS分析理论,对易产生共振的核心装置进行三维系统建模和优化设计。通过分析联合收割机工作机理及运动特点,根据机械振动理论和激振频率模型,利用UG软件,选取收割机的机架和收割系统作为研究对象,对其进行结构优化后得出三维系统物理模型,并导入ANSYS分析软件进行模态求解分析得出前4阶振型。从振型图可知:优化设计较好避开了共振点。振动试验结果表明:有限元计算的固有频率与振动试验值误差在±8%范围内,机架与割台质量分别降低15. 3%和8. 8%。由此验证了三维系统建模参数设计的合理性与可行性,从而为类似收割机的振动分析提供思路与参考。     

基于Pro/E的三维参数化特征建模技术研究及应用

Pro/E是美国参数技术公司(Parametric Technology Corporation,PTC)开发的CAD/CAE/CAM软件.该软件是全方位的3D产品开发软件,将零件设计、产品组立、模具开发、NC加工、板金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动量测、机构模拟、应力分析、产品数据库管理等功能集于一体.其中,具有强大的参数化特征造型功能尤其受到业界的一致认同和广泛地应用.为此,论述了基于Pro/E的三维参数化建模技术的特点,对Pro/E建模技术的种类和方法进行了详细的阐述,通过具体实例对Pro/E的三维参数化建模的具体步骤进行了介绍.     

基于有限元法的铁路货车车架结构分析与改进

利用三维建模软件建立了铁路货车车架模型。利用有限元分析软件对车架进行了结构简化,采用板壳单元对构架进行了网格划分,根据构架所受的实际载荷和约束建立构架的有限元计算模型。通过对构架进行有限元分析计算,得到构架的最大应力数值及其位置,找出车架的受力薄弱点,并对车架结构进行了改进。经过改进,降低了构架最大应力和变形量,最大应力小于材料的许用应力,最大变形也在弹性范围之内,可判断车架结构的强度是符合要求的,车架结构设计合理。     

宽幅播种机折叠机架的模态分析

为了得到宽幅播种机折叠机架的振动特性,验证机架的设计是否合理,以自主研发的2BMZ-13型气吸式免耕精量播种机折叠机架为研究对象,进行了模态振动分析。采用三维建模软件Pro/E和有限元仿真分析软件ANSYS Workbench建立机架的有限元模型,通过模态分析模块得出机架前6阶振型的固有频率、振动方向和极值等振动特性,输出各阶的振形图,并将仿真分析结果与外激频率进行对比。研究结果表明:折叠机架结构设计合理,机架固有频率没有发生重叠且避开了外激频率,避免了共振现象的发生。本研究对提高播种机的播种精度、延长播种机的使用寿命具有重要意义。     

多路阀可视化机液系统建模及动态特性

为研究LBF20型电液比例负载敏感多路阀的动态特性及参数优化,分析了此多路阀的工作原理及流量共享分配特性,提出了用AMEsim软件建立基于挖掘机的可视化机液一体化系统模型的新方法.再将铲斗动臂收缩复合动作时系统流量分配特性的仿真结果与理论分析对比,验证系统模型的正确性.采用批参数运行和控制变量的方法,研究了三通流量补偿阀的弹簧预压力、LS管路的直径、长度和横截面形状对系统动态特性的影响,确定最佳参数范围.结果表明:三通流量补偿阀的弹簧预压力设定在150~350 N较合理,且预压力增大,进入负载联的流量、压力裕度和泵出口压力均增加;LS管径适当增大,管内流体为层流,管路上的压降几乎为0,此时管路长度和横截面形状对系统特性影响较小.建模方法可为其他多控制阀机液系统建模提供参考,LBF20型多路阀系统模型可用于其进一步的参数优化和动态特性研究.     

基于VB和ANSYS的车架轻量化设计

以某客车车架为研究对象,基于ANSYS软件建立其有限元模型,对该车架进行静力学分析。结合ANSYS提供的优化方法,进行车架结构参数的优化设计,实现车架的轻量化。基于VB和APDL开发相应可视化软件,可方便快捷地对车架进行优化设计。     

本田竞技型节能赛车车架设计分析

用本田竞技型节能赛车车架作示范,对其进行设计分析。主要方法为有限元方法,通用三维建模软件UG来建立车架模型,将模型导入ANSYS中。通过在ANSYS划分的网格模型在匀速、加速和转弯3种工况下进行分析,施加相应载荷和约束,并对其进行应力分析和形变分析,得到3种工况下的应力分布云图和位移分布云图。将得到的图形和数据进行比较分析,最终确定车架设计具有足够的强度与刚度,符合轻量化的设计要求。     

喷嘴内空穴现象对柴油机喷雾特性的影响

基于Nurick的一维模型对柴油机喷嘴内空穴现象的产生进行了描述并运用不可压缩流体的伯努利方程对喷嘴内流体进行了理论分析.研究表明,空穴数是影响空穴最为重要的参数,雷诺数与空穴无关,任何影响空穴数的因素也就意味着影响空穴.空穴现象对喷孔内部液流特性有着很大的影响,随着空穴形态的演变,喷嘴的流量系数以及喷孔出口速度都呈现出不同的变化趋势.空穴现象增大了流体喷束的喷雾锥角,是影响液体喷束雾化的重要因素.     

基于有限元的农机产品数字化分析和仿真系统设计

农机产品的部件大部分为复杂模型,而有限元分析成本较高,单一企业的有限元分析能力较弱。为了解决这一难题,提出了一种基于云计算的有限元农机产品数字化仿真分析系统。云计算平台由3层组成,采用参数化建模方式,本地工程师通过云计算资源池提供的参数建模界面可以完成农机产品建模,建好的模型可以直接通过软件接口导入到云分析层,通过迭代计算得到云计算虚拟仿真结果,再由展示层以云图或者曲线的形式展现出来。对平台的性能进行了测试,结果表明:基于云计算的有限元农机数字化分析系统能有效地完成参数化建模、有限元仿真和计算结果的处理,可为联盟内企业提供共享和协同计算服务。