小型拖拉机轮胎附加叶轮研究设计

本文论述了小型拖拉机轮胎附加叶轮的设计计算方法。根据我国南方水稻土壤的力学特征及其对行走机构的影响,应用齿轮传动的“共轭啮合”原理计算求解了叶轮主要参数。分析验算表明,叶轮轮齿能垂直进出土壤,滚动阻力小,驱动力矩均衡,行走效率提高。     

关于几个因子对水田通用底盘(ST6-3)滚动阻力影响的试验研究

本报告是在对水田叶轮的叶掌形状,整机重量及其在前、后轴上的分配,以及不同的驱动方式三个因子对水田底盘滚动阻力的影响进行试验之后写出的。本试验研究是按正交试验设计、用方差分析方法进行数据处理的。试验研究结果表明:在所研究的三个因子中以水田底盘重量的大小对其滚动阻力的影响最为显著;底盘的重量分配和驱动方式的交互作用也对其滚动阻力影响显著;而叶轮的叶掌形状及驱动方式两个因子对滚动阻力的影响倒不显著。     

基于SPH法船式拖拉机单折面轮叶驱动性能研究

船式拖拉机的驱动性能很大程度上取决于其行走机构叶轮,轮叶的结构参数是影响船式拖拉机驱动效率的重要指标。为进一步减小轮叶与土壤接触过程中的滚动阻力,提高其驱动性能,在前期研究的HH709S型船式拖拉机直面轮叶优化结构的基础上,构建了单折面轮叶—土壤光滑粒子流体动力学(SPH)模型,分析了单折面轮叶折角处半径、驱动面倾角、非驱动面倾角对驱动性能的影响,最终获得驱动效果最佳的轮叶结构。研究结果表明:优化后单折面轮叶结构的驱动效率与原直叶片相比提高了15.03%,与优化后的直叶轮相比提高了13.65%,推进力做功提升了8.13%,叶轮轮叶驱动性能得到了显著改进。     

水田驱动叶轮仿生叶片机理数值模拟分析

根据水牛蹄独有的几何外形适于水田等松软地面行走和行走阻力低的特性,运用逆向工程技术提取仿生信息,并设计水田叶轮仿生叶片.通过数值模拟的方法研究仿生叶片性能改善的机理,以进一步指导叶轮的设计.仿生叶片与平面单叶片轮叶的计算机模拟对比分析表明,仿生叶片提高推进力的机理主要为:有效延缓叶片表面流体速度突变造成的流体介质冲击与分离,减小分离流对叶片的撞击阻力,提高叶轮驱动力;仿生叶片可增加叶片驱动扭矩,使叶轮驱动力增加.     

复合叶轮改善双吸式离心泵空化性能研究

针对双吸式离心泵在大流量工况下容易遭到汽蚀破坏,运行可靠性差的问题,采用长短叶片复合叶轮对双吸泵的空化性能进行改善研究。选用SST k—ω湍流模型及Rayleigh—Plesset空化模型,对常规叶轮和复合叶轮双吸泵进行了全流道三维定常数值计算,并与试验结果进行了对比,对叶轮内部流场进行了分析。研究表明,长短叶片复合叶轮能够显著改善双吸泵的空化性能,降低必需空化余量,减小空化区的范围,改善叶片表面压力分布及叶轮内部流动状况,在大流量工况下改善效果更为明显。     

双流道及双叶片式叶轮内流场的PIV测量与比较

为研究双流道叶轮与普通叶片式叶轮的内部流动区别,设计制作了满足粒子图像测速仪（PIV）测量要求的模型泵,模型泵的叶轮有双流道和双叶片2种形式。用PIV分别测量了双流道叶轮和双叶片叶轮的内部流动,并自编程序对测量所得绝对速度进行分解,得到相对速度。由测量结果可知：在双叶片叶轮内,流体基本沿叶片吸力面流动,叶片压力面上的相对速度较低,在压力面出口出现了速度很低的回流区,有明显“射流-尾迹”特征。双流道叶轮内流动也不均匀,但没有出现明显的回流区,流态较好。流量改变时2种叶轮内的流动变化规律一致,随着流量增大,相对速度逐渐增大、绝对速度减小,设计工况下叶轮内的流态最好,小流量工况下流动扩散严重。     

基于流体体积模型的叶轮宽径比对水车性能的影响

为了研究一种环保、简易的微水头发电水车装置,建立了水车在河流中的三维模型,采用流体体积(VOF)模型,压力-速度耦合选择PISO格式进行求解,对不同叶轮宽径比的水车进行非定常流动分析.结果表明:叶轮宽径比为3.93的胸射式水车效率区最为宽广,最优效率最高.叶轮宽径比增大使得流道的阻塞效应增强,上、下游水位差增大,出现明显涡流现象.不同宽径比的水车叶轮叶片转矩呈同一周期性变化,当水车处在枯水期运行时,叶片运动过程中浸入水中的两叶片间会出现回流现象,使得转矩有小范围的极值出现.未浸入水中的两叶片间压力随叶轮宽径比增大而增大.5种叶轮宽径比的水车叶片均在叶尖处正面压力达到最大,且叶轮宽径比为3.93的水车浸水叶片正、背面压力差最大,提高了叶片的做功能力.该结果对胸射式水车的叶轮结构设计与性能分析能够起到指导作用.     

前伸式双叶片污水泵设计和通过能力试验

阐述了前伸式双叶片污水泵运行效率高、振动小、噪音低、运行平稳、固体通过能力好,特别是纤维性固体的通过能力好等特点,分析了该泵叶轮结构特点,提出了叶轮水力设计方法,通过卖例说明其设计过程,并对设计的前伸式双叶片污水泵进行了试验验证．指出前伸式双叶片污水泵具有良好的综合性能的原因在于：采用叶片式结构,具有与普通叶片泵相当的效率;采用2叶片叶轮,减少流道的拥堵,提高了固体颗粒的通过能力;叶片大幅度前伸,对于少叶片数的泵来说,只要设计得当,不会引起进口排挤,有利于大大提高抗缠绕能力．     

JP75卷盘式喷灌机水涡轮水力性能分析与结构改进设计

为了揭示JP75卷盘式喷灌机切击式水涡轮的水力性能及内部流动特征,采用电涡流制动器阻力代替喷灌机负载,进行水涡轮水力性能试验,并基于SST k-ω模型对水涡轮内部流动进行数值模拟。在此基础上,通过模拟正交试验对影响水涡轮水力性能的主要因素进行分析。研究结果表明,水涡轮进出口水头差及输出功率随流量增加近似呈抛物线型增加,不同工况下水涡轮效率均低于35%;水涡轮喷嘴出口处存在回流区,回流区的低速流动降低了喷嘴射流速度,造成水涡轮驱动力矩下降;叶轮内存在一个主过流叶片通道,喷嘴出流在叶轮内主要由主过流通道流经叶轮,主过流通道内叶片工作面压力高于其他区域;叶片出口侧环形流道内流速相对较高,对叶轮内非主过流通道流动起阻滞作用,导致叶轮区形成回流漩涡;喷嘴出口直径和叶片侧端间隙大小对水涡轮水力性能有显著影响,模拟正交试验获得了喷嘴出口直径24 mm、叶片侧向切削点与叶轮旋转轴径向距离52.7 mm、叶片侧端间隙6.8 mm的水涡轮改进方案;与原型水涡轮相比,不同工况下,改进方案水涡轮的进出口水头差降低了20%~30%,输出功率提高了10%~15%,效率提高了12~17个百分点,最高可达52.21%。     

基于流固耦合的湿定子潜水贯流泵一体式叶轮强度分析

湿定子潜水贯流泵有别于一般贯流泵,其水泵叶轮安装在电机转子内腔,电机转子与叶轮为一体式结构。为验证此叶轮结构的安全稳定性,应用ANSYS workbench对其进行单向流固耦合数值模拟分析,研究流固耦合作用下叶轮结构的力学特性,获得了水动力和磁拉力共同作用下叶轮的应力和应变分布。结果表明:叶片根部与尖端出现不同程度的应力集中现象,最大应力出现在叶片工作面尖端;叶片变形分布径向梯度明显,与叶片半径呈正比关系;叶轮强度校核结果满足要求。研究成果可为湿定子潜水贯流泵叶轮结构优化设计与水力特性分析提供参考。     

前置叶片式叶轮对微型高速离心泵性能的影响

离心泵叶轮进口处回流会降低泵的效率,破坏离心泵运行稳定性。为探求前置叶片式叶轮对离心泵叶轮进口涡量,湍动能,进口回流量及压力脉动的影响,提出了3种叶轮型式:基础叶轮不做改变(方案一),叶轮前盖板处增置直叶片(方案二),叶轮前盖板处增置圆柱形叶片(方案三)。在此基础上结合SST湍流模型对三种叶轮型式的离心泵进行数值模拟。结果表明:与方案一相比,方案二和方案三的扬程和效率在各个工况点都有所提高,口环处回流量降低;方案二叶轮进口附近的涡量区域和叶轮内部湍动能最小,其次为方案三;方案二与方案三在蜗壳内部及叶轮进口处的压力脉动系数基本相同,且均明显小于方案一,说明前置叶片式叶轮可以提高离心泵运行稳定性。     

长短叶片对液力透平性能的影响

为了研究长短叶片对液力透平性能的影响,制作了液力透平样机,搭建了开式液力透平实验台,对有、无长短叶片的叶轮分别进行了数值和实验研究。研究结果表明,长短叶片的增加可以提高液力透平的效率,增加最高效率点的流量,降低液力透平的扬程。内部流场分析表明,长短叶片的增加,可以改善叶轮内部流场分布,减小叶轮内部漩涡的区域和强度,改善液力透平内部流动规律。对液力透平内部功率损失分布分析表明,液力透平内部的功率损失主要集中在叶轮内部,长短叶片的增加,改善了叶轮内部流动,减小了叶轮内部的功率损失。叶片数的增加加剧了叶轮和蜗壳之间的相互作用,因此蜗壳内部的功率损失有所增加。     

偏置分流叶片离心泵叶轮内部流动数值模拟

对偏置的分流叶片离心泵叶轮内三维不可压湍流场进行数值模拟。计算采用雷诺时均方程和修正的κ-ε湍流模型。应用压强连接的隐式修正法（SIMPLE-C）建立的压力速度校正方程基础上，利用贴体坐标系和交错网格技术进行计算。计算结果首次揭示了不同偏置位置的分流叶片离心泵叶轮内湍流流动的速度分布、压力分布规律，并对增加分流叶片后叶轮内部的流动状况进行了分析和研究。研究结果表明在分流叶片前缘区，压力最低，相对速度增加到一个较高的值，且分流叶片冲刷了尾流，在分流叶片偏向吸力侧时速度分布、压力分布都更加趋于合理。     

斜流泵叶轮和导叶叶片数对压力脉动的影响

为了研究斜流泵叶轮和导叶由于动静相干作用(RSI)而引起的压力脉动规律,基于标准k-ε湍流模型、SIMPLEC算法和滑移网格技术,根据叶轮和导叶叶片数及其叶片厚度设计了多种计算方案,并对不同方案的斜流泵模型进行了非定常数值模拟．采用叶轮进口、叶轮出口和导叶内部布点监测压力的方法获得了压力脉动曲线,并基于时域图分析了叶轮叶片数、导叶叶片数及其厚度对斜流泵内部压力脉动特性的影响．数值计算结果表明:斜流泵叶轮叶片动静干涉对整个流场的压力脉动影响较大,叶轮叶片数越少,叶轮进、出口压力脉动幅值越大;在设计工况下,导叶内部的压力脉动波形主要受叶轮叶片数影响,而导叶厚度对导叶内部压力脉动影响较小．研究结论将为斜流泵的设计和稳定运行提供参考．     

采用复合叶片式叶轮提高风力离心泵水力性能

在风力离心泵设计中采用了复合叶片式叶轮，与传统叶轮相比其水力性能有所提高。     

车用涡轮增压器压气机叶轮喘振流动特性分析

使用流体力学软件FLUENT对某径流式压气机叶轮内部喘振流动特性进行了数值模拟,得到了叶轮流场的分布图。对流动现象的分析表明:喘振工况时叶轮长短叶片吸力面出现了分离区和分离涡,压力面出现了回流,叶轮内部气流波动明显并出现了冲击波。研究得到的流动特性可为该叶轮的优化设计及确保压气机高效率运行提供相应的理论依据。     

叶片数对混流泵内部非定常压力脉动特性的影响

为了研究不同叶轮叶片数对混流泵内部流场压力脉动的影响,基于大涡模拟(LES)对混流泵内流场进行非定常数值分析,对比了2种叶片数下混流泵的外特性、叶轮进出口轴向速度分布以及混流泵内各监测点处压力脉动的时域和频域响应.研究结果表明:叶片数对混流泵叶轮进出口的轴向速度影响较明显,随着流量的增加,4叶片叶轮的进口轴向速度和3叶片叶轮的差值逐渐减小,并且3叶片叶轮在叶轮进口具有更高的轴向速度;2种叶片数下各位置处的压力脉动时域图曲线均表现出明显的周期性变化,脉动幅值曲线稳定性较好,导叶出口压力脉动幅值Cp趋于0,但4叶片叶轮在轮毂处的压力脉动呈无周期性变化;2种叶轮进出口附近的主频均为叶频,3叶片叶轮压力脉动频域幅值较4叶片叶轮大,并且在叶轮进出口位置压力脉动频域幅值较高,分频成分较少.研究成果对混流泵的设计优化和揭示不同叶片数混流泵的非定常内部流动特性具有参考意义.     

半开式污水泵叶轮设计方法的探讨

根据对不同叶片数半开式叶轮的试验研究，介绍了半开式叶轮的设计方法，给出了叶轮设计中的经验公式及经验参数，详细研究了叶片数，叶片边缘间隙对水泵性能的影响，并对设计中出现的一些问题进行了讨论。     

旋流泵叶轮内部流动的研究

建立了试验装置,测试了旋流泵叶轮流道内轴垂直断面上的速度分布和叶片表面压力分布,并建立了计算旋流泵叶轮内流动的流动模型,提出了旋流泵叶轮内流场的全三维边界元解法。将计算结果与试验结果对比得出,计算速度场与测试结果的趋势是一致的,叶片表面压力的计算值与测量值吻合良好。     

分流式热量表流道模型

针对一种新型的分流式热量表的结构模型,采用了RNG的流体湍流模型,建立了偏心流道不同开度大小和不同偏离角度的数学模型,通过Fluent仿真软件,分析了这种分流式热量表的分流结构以及内部流体的运动特性,并针对试验中模拟的分流式流道模型,采用流体动力学计算方法,对分流式流道结构优化后不同宽度流道流场进行了数值模拟和分析计算.模拟结果表现出了分流式流道内流体的湍流特性,同时研究分析表明了分流式流道与叶轮叶片呈一定角度时,水流可以较好地增强叶轮叶片的作用力.通过对分流式流道开口大小、偏离角度的优化等研究,为提高分流式热量表的测量精确度提供了良好的理论基础.