基于流场特性的液力缓速器叶栅角度优化设计

为了提高液力缓速器制动转矩系数,对液力缓速器内湍流流动进行了三维瞬态多相流数值模拟。通过对其内流场特性分析,发现液力缓速器工作流道的壁面脱离现象以及弦面内产生的涡旋区不利于恒定制动转矩的输出。针对这一问题,考虑到液力缓速器各结构参数之间的相关性,对多参数共同作用的内流场进行数值分析,优化叶栅参数。结果表明,通过分析多参数共同作用的流场来优化缓速器叶栅参数的方法比较合理;对液力缓速器叶片前倾角和叶片前缘倒角进行优化后,叶轮流道内存在的涡团和流动分离现象基本消失,制动转矩系数提高6%。     

逆向工程在离心泵叶轮设计中的应用

基于逆向工程,通过光学扫描仪获得离心泵叶轮的分散点云,采用Imageware软件对点云进行了处理,基于CATIA软件对叶轮进行了三维实体设计,并对叶轮的内部进行了数值模拟.与传统的叶轮设计方法相比,该方法保证了叶轮实体造型的高精度性.通过数值模拟,揭示了叶轮的内部流动规律,大大缩短了研发周期,降低了离心泵的生产成本.     

农用运输车用液力缓速器的设计与仿真分析

为解决农用运输车长时间制动造成的热衰退问题,参考THB40液力缓速器,基于相似理论设计了一款液力缓速器。计算确定了其设计制动力矩值和定转子叶轮参数,运用Pro/E构建了其三维结构,并在CFX14.5平台上以SST-kω湍流模型进行仿真计算。结果表明:制动力矩符合设计要求,流场的特征与THB40流场特征高度一致,为设计适合农用车用液力缓速器提供了借鉴。     

循环圆形状因素对液力缓速器制动效能的影响分析

为研究循环圆形状因素对液力缓速器制动效能的影响,以自主研发液力缓速器样机定转子叶轮为研究参照,采用制动扭矩与扭矩容积比双重性能评价指标,使用经过试验验证的全流道式CFD数值计算方法,计算得出12组不同纵横轴尺寸循环圆形状与制动效能双重评价指标的关系数据,并给出部分循环圆形状点上的转速与双重评价指标值关系曲线。对计算结果进行函数拟合分析,得出循环圆形状因素与液力缓速器制动效能的影响关系,为液力缓速器定转子叶轮优化设计提供理论参考。     

水泵叶轮逆向工程软件开发及应用

逆向工程能为水泵叶轮的数值模拟、有限元分析、快速成形、产品数字化加工制造以及优化设计等提供直接的几何模型支持．在VC++ 60平台上,应用MFC,ADO,OpenGL,VTK等开发工具,利用模块化编程技术,针对从工业CT获取的叶轮高精度断层切片图像序列,通过图像预处理、二维图像处理以及二维几何处理等数字图像处理技术,编程完成了叶轮断层图像序列表面轮廓的三角面片三维重建及半边结构边界模型的叶轮三维实体转换,开发出了具有多个数据输入、输出接口的水泵叶轮逆向工程软件ReImpeller．应用该软件重建得到了精度较高的叶轮三维模型,以STL数据格式导出并进行快速成型,重建的叶轮零件与其原型相比,形状误差仅为064％,表明ReImpeller具有一定的可行性与实用性．     

基于Geomagic Qualify的叶轮逆向工程偏差检测与分析

为实现叶轮尺寸精度偏差的快速精确检测,通过三维扫描仪对叶轮实体扫描得到点云数据,利用逆向工程软件对点云进行数据处理,应用Geomagic Qualify将点云数据封装后与原始设计模型拟合对齐,进行3D和2D比较,检测分析出叶轮工件的最终尺寸精度和偏差分布,为实际设计改进提供技术依据。     

基于工业CT的水泵叶轮体绘制法三维重建

在水泵叶轮的逆向工程中为了完成三维模型的重建,需要预先获取叶轮原型的全部内部结构信息.利用工业CT分别获取了2个典型的离心泵叶轮原型的367个高精度断层切片图像,编程实现了切片图像由裸数据RAW文件到BMP格式文件的转换.在VC＋＋6.0平台上,应用MFC,OpenGL,ADO,VTK等开发工具,通过断层图像预处理、二维图像处理等数字图像处理技术去除了图像的噪声并显著提高了图像清晰度.编程实现了基于叶轮断层图像序列的体绘制法三维重建,并能进行重建叶轮在任意方向上的实时检查.开发了具有多个数据输入输出接口的水泵叶轮逆向工程软件ReImpeller3D,为叶轮的数值模拟、有限元分析、快速成形、产品数字化加工制造以及产品再设计等提供了直接的几何模型支持.重建实例表明,应用体绘制法进行水泵叶轮的三维重建是可行的.     

高压泵反转式液力透平性能模拟与试验

以离心泵水力设计为基础,参考水轮机水力设计,通过Pro-E建立液力透平的三维模型,运用CFD技术对四组出口安放角不同的模型进行了不同工况下的内部流场流动分析,计算采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法。模拟结果较好地揭示了内部流场的特征,对内部流场的静压分布特征进行了研究。研究结果表明叶轮内静压值随流动方向呈下降趋势,叶轮与导叶相互影响,叶轮流场不对称导致流场不稳定。对液力透平性能进行预测,从中筛选出最优模型。将模拟结果与样机试验结果作分析对比,对比结果表明实测扬程与效率和模拟扬程与效率相差很小;实测扬程与模拟值有较小的差别;实测回收功率比模拟功率稍小。因此,出口安放角为450的液力透平模型是符合要求的。     

基于RE／CFD带分流叶片离心泵叶轮快速开发

针对带分流叶片离心泵叶轮结构复杂,传统水力设计需要设计者具有丰富的经验,开发周期长,成本高,很难适应产品快速开发需求的问题,采用逆向工程技术与计算流体力学（CFD）技术相结合的叶轮快速开发方法．利用ATOS流动式光学扫描仪对IS80—50—200型离心泵的带分流叶片叶轮进行数据测量,测量的点云导入CATIA中精确完成逆向建模,然后利用CFD软件Fluent对建立的模型进行额定工况下全流场的数值模拟来进行评价,对模拟结果中的相对速度,静压进行分析．结果表明,叶轮设计满足要求,此设计方法缩短了产品开发周期,降低了叶轮的设计成本．     

基于山地果园运输车的液力缓速器设计与仿真

我国南方果园种植区多为丘陵山地,如柑橘果园种植地70%为丘陵。在坡陡弯多的道路地形中,持续下长坡的路况对运输车的制动效能提出了更高的要求,连续制动导致主制动器热衰退严重,威胁着行车安全。因此,研究适用于农用运输车的辅助制动器,提高制动安全性十分必要。以华南农业大学自主研发的果园轻简化轮式运输车为研究对象,设计适用于运输车的辅助制动装置—液力缓速器。根据运输车的参数和要求,采用相似设计理论计算新样机参数;利用Solid Works软件对液力缓速器转子和定子进行三维建模;利用Mat Lab/Simulink软件对加装液力缓速器的运输车进行制动效能仿真和分析。仿真结果表明:在坡路上使用缓速器,制动时间减少12.7%,制动距离减少17.4%。     

基于逆向工程的饲料搅拌机刀片三维造型设计

针对TMR饲料搅拌机梅花刀刀刃曲线复杂,不易找出曲线方程进行正向设计的问题,利用逆向工程技术得到梅花刀的三维模型。利用非接触式激光扫描仪对梅花刀片表面进行三维扫描,并获取三维点云数据,研究曝光率对扫描结果的影响;利用Geomagic Studio软件对点云数据进行优化处理;利用Geomagic Design软件对刀片曲面进行重构;利用Geomagic Control将重建后的三维几何模型与原始点云数据进行误差对比分析,完成逆向工程技术在梅花刀片结构设计中的应用初步研究。     

双吸离心泵叶轮无损反求设计研究

介绍了进口MABS双吸离心泵叶轮的无损反求设计研究过程。根据反求工程理论，进行该叶轮的结构反求设计、CAD辅助水力性能反求设计和工艺及材料的反求设计。反求设计的MABS叶轮现场运行平衡，水力性能指标达到原型水泵的性能。     

车用液力减速器叶片数三维集成优化

为了对车用液力减速器叶片数目进行参数优化,建立了液力减速器叶栅参数三维集成优化仿真平台。以叶片数为设计变量,三维CFD计算作为求解器进行DOE试验设计,并根据试验样本结果构建RSM模型进行优化,得到液力减速器动、定轮最优叶片数。就叶片数对液力减速器内流场特性、制动外特性的影响进行了分析,并结合试验数据对优化前、后缓速制动性能进行了对比。结果表明,优化仿真平台精度较高,结果可信。优化后的液力减速器缓速制动性能显著提高。     

基于逆向设计的连杆零件三维建模与制造

以发动机上的连杆零件为对象进行逆向设计,主要是研究逆向技术如何对连杆进行反求,利用逆向技术实现连杆制造的过程。通过对现有实体模型数据采集、点云处理,然后利用软件在其基础上建立模型,再在模型基础上设计加工程序输入数控机床加工模型,从而实现对现有模型的反求。     

液力减速器振动特性的试验研究

为研究充液率、转速及叶片倾角对液力减速器外特性的影响,通过INV3020数据采集系统建立了振动试验系统,实现了振动信号的采集.以75°及90°泵轮液力减速器为模型,调节充液率维持在50%,60%,70%,80%,90%,100%情况下,调节变频器使泵轮转速恒定在800~1 200 r/min 5种工况进行试验研究.研究结果表明:充液率及转速的增加能够加剧液力减速器的振动特性,叶片倾角的减小使空化提前发生,发生空化时会出现振动激增现象;液力减速器从泵轮流出的液流对涡轮的作用力主要为轴向冲击力,故轴向测点振动最剧烈,其他方向测点振动幅值小于轴向测点.     

农用运输车用液力缓速器量纲分析与试验研究

为研究农用运输车用液力缓速器的制动机理,基于仔定理对影响液力缓速器制动性能的相关参数进行了量纲分析,得到了液力缓速器制动力矩与雷诺准则数、贝克莱准则数和欧拉准则数的关系式。以农用运输车液力缓速器样机THN15为例,综合运用台架试验和CFD计算,研究了不同充液率下雷诺准则数、贝克莱准则数和欧拉准则数对制动力矩的影响规律。结果显示：制动力矩都是随着欧拉准则数的增大而减小,随着雷诺准则数和贝克莱准则数的增大而增大;38%充液率时,雷诺准则数和贝克莱准则数随转速增大而减小,欧拉准则数则随转速增大而增大;95%充液率时,雷诺准则数和贝克莱准则数随转速增大而增大,欧拉准则数则随转速增大而减小。研究结果对完善农用运输车液力缓速器的设计及产品开发有较好的参考价值。     

液力减速器充液过程瞬态特性三维数值模拟

为得到紧急充液过程中的液力减速器瞬态内流场特性及制动外特性,基于瞬态流场计算方法建立了某型液力减速器相应的仿真模型。结合实际车用工况确定了入、出油口的流速,设置了精确的初始流场作为边界和初始条件,运用CFD技术对液力减速器紧急制动工况的充液过程进行流场分析及制动外特性仿真计算。以动轮初始转速2 640 r/min紧急充液过程为例分析了液力减速器流道内腔速度、总压、湍流动能分布特点,并对制动外特性仿真结果与试验数据进行了对比,仿真误差为12.7%。表明仿真模型和方法较为合理、准确,瞬态流场仿真方法能更全面地反映液力减速器充液过程中随时间变化的流场内特性及制动外特性。