四缸直列汽油机曲轴设计系统

本系统以Pro／E软件和曲轴零件的设计要求及设计计算理论为依托，以VC＋＋6.0编程软件为工具．以Pro／E二次开发接口应用程序Pro／TOOLKIT为手段，采用动态链接库DLL方式实现了Pro／E、Pro／TOOLKIT和MFC三者之间的通信。而且，曲轴零件的全参数化设计与开放数据库ODBC相连接，实现了资料检索和数据管理的系统化。并且以CA488为例对设计系统进行了详细说明。     

基于PRO/E的水轮机转轮三维造型

利用Pro／E和AutoCAD的良好接口直接调入已有的混流式转轮二维木模图的叶片截面图形，对于上冠和下环附近叶片延展时的不确定性和容易出现的畸变问题采用了虚拟上冠和确定叶片尖点的方法，进行了转轮的三维造型。造型完成后，可直接利用Pro／E下的分析功能得出叶片真实厚度、重心位置、体积、表面积、转轮开口、转轮质量等相关数据。实现了转轮三维几何设计与流体动力学设计的一体化．为转轮内流动CFD分析、性能预测和CAM奠定了可靠的基础。     

应用PrO／E生成SF485发动机机体三维模型的关键技术

介绍了应用Pro／Engineer软件的强大的建模功能，根据SF485发动机机体结构特点，在Pro／E环境下生成SF485柴油机机体模型的全过程，可指导同类产品的建模。     

基于Pro/E的渐开线直齿轮参数化设计

介绍了一种在Pro／E中创建渐开线直齿轮模型的方法，结合其中的二次开发工具程序和关系，实现了后续制作该类型齿轮时，可通过人机交互方式给定齿轮参数，系统自动生成齿轮模型，避免大量重复的设计工作。     

石油钻杆接头螺纹参数化设计

为了提高设计效率和设计水平，利用Pro／Toolkit开发模块和Visual C＋＋程序语言，进行了PDC钻头螺纹部分的参数化设计技术研究。针对Pro／ENGINEER特征再生容易出现失败的情况，设计了预先检测功能，有效地防止了特征的再生失败。实现了PDC钻头螺纹部分的参数化设计，为进一步的CAE／CAM打下了坚实的基础。时其他螺纹的二次开发也有借鉴意义。     

叶轮注塑成型模拟及工艺参数优化

为了研究注塑成型过程熔体在型腔内的流动状态,以LKS-250P型花园潜水电泵的离心式塑料叶轮为研究对象,应用Pro/E和Moldflow软件完成了塑料零件的三维建模与造型和注塑成型数值仿真优化的研究工作.依据浇口位置分析和浇口设计原则,对叶轮建立了2种不同的浇注系统,分析了浇注系统对型腔压力、熔接线分布以及体积收缩率的影响,数值计算预测产品可能存在的缺陷,得到了最佳的浇口位置,并对注塑工艺参数进行了优化.研究结果表明,侧浇口与点浇口相比更适合叶轮的注塑成型;叶轮出口处的叶片部分均有短射现象发生,适当地提高熔体温度和模具温度,可以消除欠注等缺陷.通过将CAD/CAE技术应用到离心式塑料叶轮的模具设计和制造中,可为类似产品的设计和生产提供参考,具有一定的工程应用价值.     

基于Pro/E的多功能装载机工作装置的设计及仿真分析

在Pro／E平台下对多功能装载机工作装置进行建模、装配仿真和人机交互优化，并对设计结果进行动态和静态分析．成功实现了在Pro／E环境下的多功能装载机工作装置的虚拟样机设计。结果表明本研究方案可以提高设计效率．缩短产品设计、试制周期。     

植物组织的复水动力学模型

针对植物物料组织结构所具有的细咆内空间和细咆外空间的典型特征，分析了植物组织在复水过程中的水分迁移特性。根据提出的流动区域与非流动区域概念，建立了植物组织复水的一级两项动力学模型。通过试验测定云豆在30℃和45℃条件下的复水动力学曲线，并对试验结果进行拟合，拟合曲线与试验结果吻合，回归系数分别为0．998和0．995，表明该模型能够很好地表达植物组织复水动力学过程。增加复水温度可提高流动区域的平衡含水率，提高流动区域、非流动区域水分质量传递速率常数，缩短复水时间，可提高植物组织总平衡含水率。     

阀芯运动过程液压锥阀流场的CFD计算与分析

应用CFD方法对阀芯运动状态下流体在锥阀内的流动状态进行了可视化计算和分析研究。参照实际锥阀的结构和参数，用CAD软件Pro／E建立了阀内流道的三维几何模型。应用前处理软件Gambit进行了网格的划分、细化，用自定义函数UDF确定了阀芯运动速度。应用Fluent中动网格技术进行了计算研究，获得了阀芯开启、关闭过程受到的瞬态液动力、流量系数与通过阀流量、阀开口度之间的定量关系。     

Pro／E软件在机械设计中的应用

文章主要介绍了Pro／E工程软件功能及作用，并以减速器为例说明了三维实体造型的一般过程。     

离心泵平衡孔和背叶片对轴向力特性影响

为研究平衡孔和背叶片对低比转数离心泵轴向力特性的影响,选用一台IS80-50-315型离心泵为研究对象,分别对只有平衡孔、只有背叶片及二者皆有、皆无4种方案进行试验与数值分析.结果表明,背叶片对泵水力性能的影响大于平衡孔,且对泵能量损耗起主导作用.在额定工况下,前泵腔内液体压力沿径向具有“阶梯型”变化规律,后泵腔内液体压力近似线性增大,平衡腔内液体压力随流量变化几乎呈直线分布趋势;同一台试验泵中,平衡孔对前泵腔和平衡腔内液体压力影响更大,背叶片对后泵腔内液体压力降低效果更佳.叶轮加背叶片后所受扭矩明显增大,仅有平衡孔时扭矩稍有增加.全流量工况下平衡孔对轴向力的平衡能力优于背叶片;两者共同存在时,平衡轴向力效果最差.     

水泵水轮机在水轮机工况下压力脉动特性

为了研究水泵水轮机在水轮机工况下的压力脉动特性,采用SST k-ω湍流模型对模型水泵水轮机在水轮机工况下的三维非定常湍流进行模拟.在试验验证的基础上,通过调整活动导叶的开度以实现机组不同的运行工况,分析了3种流量工况下导叶、转轮和尾水管内的压力脉动规律.结果表明,尾水涡带形态和旋转方向对机组压力脉动的影响很大:在小流量工况下,尾水涡带为螺旋状,旋转方向与转轮转动方向相同,转轮出口产生强烈的低频压力脉动,转轮叶片上的压力脉动频率约为转轮转频的0.62倍,尾水管压力脉动主频约为转轮转频的0.36倍;在最优工况和大流量工况下,尾水涡带变为管状,转轮出口压力脉动幅值变小,在转轮叶片表面检测到与尾水管压力脉动主频相同的压力脉动;大流量工况下涡带旋转方向与转轮旋转方向相反,尾水管内压力脉动的最大值出现在弯肘段区域.     

导叶开度对贯流式水轮机性能及流动特征的影响

针对某型号贯流式水轮机,运用ANSYS CFX,分别在导叶开度为1 550,1 405和1 278 mm条件下,对水轮机内部三维流场进行全流道数值模拟,研究导叶开度对水轮机性能及流动特征的影响.通过分析对比3种开度下水轮机水头和效率,同时研究全流道截面压力、速度分布,导叶外环面压力分布,导叶叶片压力分布以及转轮叶片压力分布,得出开度为1 405 mm是与转轮匹配性最佳的导叶开度.进而对最佳导叶开度下水轮机在0.8Q,1.0Q,1.2Q这3种工况下的空化进行模拟,结果发现空化很大程度地降低了水轮机的水头和效率.同时对转轮、转轮叶片以及尾水管的空泡相体积分数的分布进行了分析,得知在设计工况下的空化程度最轻,小流量工况下的转轮内空化比较严重,而在大流量工况下,空化区从转轮出口延伸到尾水管内.     

泄水锥加长与主轴中心孔补水对水轮机尾水管流态的影响

为了探究泄水锥加长与主轴中心孔补水对水轮机尾水管流态的影响,采用SST湍流模型对某混流式模型水轮机进行了全流道三维非定常模拟.对额定工况下原泄水锥、泄水锥加长这2种方案,以及对部分负荷工况下原泄水锥、泄水锥加长、泄水锥加长后补水这3种方案进行了计算.分析了不同方案下尾水管水流流线、尾水管各断面压力、尾水管涡带及流体的涡流黏度值的变化情况.结果表明:在额定工况下,泄水锥加长后对尾水管水流有稳流效果且水轮机效率略有提高;在部分负荷工况下,泄水锥加长后尾水管中心产生的涡带有变小的趋势,但涡带的偏心距稍有增加,而向尾水管补入2%额定流量的水流后,尾水管流态明显改善,直锥段水流的涡流黏度值降低,尾水管涡带的偏心距和涡带形态都有所减小,由偏心涡带引起的低频压力脉动幅值也有明显降低.     

抽蓄电站全过流系统水泵工况停机过渡过程CFD模拟

通过建立某抽蓄电站全过流系统的几何模型,将VOF两相流与单相流流动模型相结合,采用三维非定常流动过渡过程研究方法对泵工况停机过渡过程进行数值计算,获得了机组转速、流量、转轮力矩,以及若干测点压力脉动等参数随时间的变化过程和不同时刻的流场演变规律,并将结果与电站原型试验资料进行了对比.结果表明:机组转速变化规律、蜗壳和尾水管进口压强极值与试验结果基本吻合;抽蓄电站泵工况停机过程中,蜗壳进口和尾水管进口压强变化明显受活动导叶关闭规律的影响,而转轮与活动导叶之间的压强主要受机组转速的影响;随着活动导叶的关闭,当流量小到一定值后,水流主要通过尾水管内侧流向上游,而外侧水流会与转轮同向旋转;导叶全关后,尾水管内的旋涡是导致其能量损耗的主要因素.     

卧轴双转轮混流式水轮机的优化设计

采用CFD计算分析了国外某电站的卧轴双转轮混流式水轮机组效率较低、空化性能较差的原因：主要是流道复杂,水流不畅,导致水力损失较大.由于不允许对流道进行调整,因而只能对转轮部分进行优化研究.转轮优化从3个方面进行：采用不同的叶片翼型、调整转轮上冠线的曲度和左右转轮叶片位置.基于N-S方程和Spalart-Allmaras湍流模型,采用SIMPLIC算法,对优化后水轮机的全流道进行了三维定常湍流计算,获得了各过流部件的流动细节,预估了水轮机的性能.计算结果表明：采用Ⅲ型叶片转轮、B形上冠线,并且当左右2个转轮叶片位置不同这一方案时,水轮机过流量增大到28.55 m3/s,左转轮效率达92.24%,右转轮效率达91.78%.同时分析了计算转轮上的绝对压力值,得到了分别采用Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型叶片转轮的空化情况,结果表明：Ⅲ型叶片转轮的空化性能最好.     

叶片包角对水轮机模式多级液力透平性能的影响

为了研究叶片包角对水轮机模式液力透平性能的影响,以1台二级透平为研究对象,分别设计转轮叶片包角为20°,30°,40°和50°,采用Fluent软件进行数值计算.结果表明:叶片包角对透平水力性能影响显著,随着包角的增大,透平水头逐渐升高,效率先增大后减小,设计工况下,当包角为30°时效率最高,达到80.24%.受一级转轮出口负环量的影响,二级转轮进口环量低于一级转轮进口环量,从而导致二级转轮效率比一级转轮效率低.通过对其压力脉动特性分析发现,转轮内的压力脉动较其他过流部件脉动强度大,二级转轮内的压力脉动最强,适当的包角取值能够降低各过流部件的压力脉动幅值.针对包角为30°的透平进行试验,数值计算结果与试验结果性能曲线变化趋势一致,验证了数值模拟结果的准确性.     

混流式水轮机叶片设计与木模图的数值实现

针对传统的混流式水轮机转轮叶片设计方法（如保角变换法）设计周期较长，且不易实现叶片模型制作的状况，通过给定速度矩方程对叶型骨线方程进行逐点积分，并由包角的误差分析对速度矩方程的系数进行修正，实现叶片正面型线的设计，在叶片正面计算流面上使用导出的最大流面厚度公式直接进行叶型加厚，得到水轮机叶片的背面叶型．文中同时给出了各部分的数学分析数值计算表达式，并用CAD系统进行叶片木模图的绘形．从得到的木模图可以看出，用该方法设计更为优化，能较好地体现设计要求，并符合实际转轮叶片的形状，确保了计算和造型的准确性，可用来进一步实现水轮机的整体水力性能分析．由于模型是数值生成，故结合相应的机械加工程序，可实现叶片木模的数控加工．