15WD0.5—120型窄流道离心式叶轮的设计

介绍了小流量（Q=0.5m^3/h)、高扬程、离心式叶轮堵塞部分流道面积-窄流道离心式叶轮的设计方法：堵塞叶轮部分流道面积与增大叶轮出口宽度（b2)相结合，这将便于加工制造、控制泵的流量、减少叶轮流道的水力损失，试验结果证明：窄流道离心式叶轮的水力设计是成功的，满足小流量泵的性能要求，其性能曲线平坦，效率比设计值高3%，使用范围宽，运转平稳，叶轮的几何尺寸加工制造易保证。     

单流道叶轮水力设计方法的改进

在对现有单流道叶轮水力模型进行归纳总结的基础上，给出了用速度系数法设计轴面图时的各系数值。借鉴双流道叶轮平面图水力设计的方法，提出了改进的单流道叶轮平面图水力设计方法，改进方法较原方法简单，尤其便于编制CAD软件。文中还介绍了新的流道断面面积变化规律和平面图流道中线方程，同时还给出了编程方法和设计实例。     

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。     

CAD在消防泵水力设计中的应用

CAD技术在机械设计中的应用越来越广泛。文章结合该厂生产实际，对CAD技术在消防泵叶轮水力设计中的应用进行了尝试，建立了叶轮轴面投影图的数学模型，把轴面投影图设计参数化、流道检查公式化，在计算机上实现了轴面投影图设计、流道检查的自动化，且在应用中给出低比转数叶轮ρ－L曲线分别随各变量变化的规律。此程序大大提高了叶轮水务设计的精度和速度。     

双流道叶轮设计方法研究

双流道叶轮设计采用变宽流道设计法，容易造成高效区向大流量偏移设计点效率偏低，因此需要对流道面积进行控制。对现有文献中双流道叶轮设计方法进行了补充，较为详尽地介绍了流道面积、流道中线分点以及平面流道中线的确定方法。为双流道叶轮设计提供了参考。     

旋喷泵叶轮内部流动的全三维数值模拟

文章分析了旋喷泵叶轮流道的物理模型，建立了流道内部流动解析的数学模型，自行开发软件对旋喷泵叶轮流道内部流动进行了全三维势流分析，计算了叶轮产生的理论扬程，同时应用工具软件Fluent对叶轮内部流动进行了计算。通过对两种方法的计算结果进行比较，证明了该计算方法的可行性。     

单级与多级侧流道泵内部流动特性

为了研究前置离心叶轮对侧流道泵性能以及内部流动特性的影响,基于SST-SAS湍流模型,对不同工况下单级以及多级侧流道泵内部流动进行三维非定常数值模拟,研究了单级与多级侧流道泵扬程、侧流道泵叶轮进出口压力、侧流道间的质量交换以及旋涡结构分布特性.结果表明:添加前置离心叶轮后的多级侧流道泵扬程整体有所提升,侧流道叶轮的进口压力提升了20%,叶轮与侧流道之间的质量流量也提升了约20%,多级侧流道泵叶轮内涡团分布与单级泵分布规律基本相同,添加前置离心叶轮对侧流道泵内部流动影响较小.研究结果为后续多级侧流道泵的空化研究以及结构优化提供了参考.     

用能量准则对离心泵叶轮参数关系的优化探索

高心泵叶轮研究方法之一乃是统计分析，即根据预先进行的多参数实验结果建立数学方程式，再按数学方程式求得最佳参数。为了寻求低比转数（40～60）离心泵叶轮的最佳参数，曾设计并制造了一系列实验叶轮进行对比试验。根据这些实验结果得到了实验叶轮在各工况下的水力效率对在叶轮中损失最小的最优工况下，离心泵叶轮流道中的能量损失可由叶轮的最大水力效率确定。最理想的解决办法在于寻求这样的动力、运动和几何准则，对预先给出的任何基本参数，它能保证有最优的。叶轮叶片进口边处的脱流现象与绕流情况有关，通过逐步逼近法引入了综合参…     

叶轮流道结构对双流道泵性能的影响

从叶轮流道结构变化的角度研究双流道泵的内部流场及其流动特性．采用标准k-ε湍流模型和全隐式多网格耦合算法,对双流道泵叶轮的3种流道结构,即上圆弧式（方案a）、直线式（方案b）、下圆弧式（方案c）进行全流道三维不可压缩湍流流场的数值模拟,并比较其在相同工况下的水力性能,探寻最优的双流道泵叶轮流道结构．结果表明：不同叶轮流道结构的双流道泵,在设计工况下的内部压力和速度场分布呈现出规律性和差异性;方案a和方案c的有效流道体积均增大,方案a无阻塞性能最好;方案a的水力效率最低,但在流道出口处具有更加明显的压力降;方案c具有最高的水力效率,扬程最低;综合分析,方案b具有最高扬程14.46 m和较高水力效率78.24%,较另外2种方案,方案b的综合性能指标最优,认定其为最优双流道泵叶轮流道结构.     

无堵塞双流道式叶轮的CAD设计

在对现有双流道式叶轮水力模型进行归纳总结基础上 ,给出了用速度系数法设计轴面图时的各系数值 ,提出了新的平面图流道中线方程、外流道曲线方程以及流道中线截面面积变化规律。本文最后还给出了设计实例和试验结果。实际应用结果表明 ,本方法完全可行     

反渗透海水淡化用提升泵的设计

针对提升泵存在轴头力过大的问题,采用调整口环直径、前盖板加装辅助叶片、降低转速等方法进行轴向力平衡,对于2500 t/d反渗透海水淡化的提升泵,通过降低转速增加叶轮尺寸的方法来平衡轴向力使结构更趋合理.结合反渗透海水淡化的工艺流程,提出提升泵性能参数的确定方法.鉴于提升泵入口高压的运行环境,选择单级悬臂、双蜗壳、三推力轴承组合结构形式,采用较粗的轴径和较小的悬臂比,提高系统的稳定性.应用新型的上游泵送机械密封,通过100 h的运转试验,在较高的压力环境下运行,仍能保持良好的密封性能,且断面无接触,磨损量小,解决了高压环境下轴封反复失效的问题.     

工程塑料泵叶轮强度计算

针对目前广泛使用的工程塑料泵叶轮，对叶片和盖板进行受力分析，得出不同比转数叶轮叶片所对应的系数k1。根据简化模型并应用轮盘理论，详细推导了塑料泵叶轮强度计算公式。结合应用实例，对几种常用工程塑料泵叶片和盖板的强度进行了校核。计算和分析表明：工程塑料中，UHMWPE和PP的部分牌号可以满足强度要求；而PPO和PVDF由于性能优良，可以满足强度要求，从而为泵用工程塑料的选择和使用提供了理论依据。     

离心泵流场流固耦合数值模拟

离心泵叶轮在流场中受到的应力及产生的变形对速度场和压力场有一定的影响。采用双向同步求解方法对离心泵流场和叶轮结构响应进行联合求解,分析叶轮流固耦合作用对其内部流场的影响。对不同工况进行的计算结果表明,叶轮和叶片中应力分布明显不均,局部出现应力集中;叶轮出口后盖板在偏离设计工况时变形较大,影响叶轮出口速度,使蜗壳出现分流的部位向出口移动;导致叶轮出口压力不对称状态、不稳定性更严重;各监测点上压力变化较明显。     

冲角对轴流泵叶轮水力性能的影响

【目的】研究冲角对轴流泵叶轮水力性能的影响。【方法】针对比转数为880的轴流泵叶轮,采用数值模拟方法和数值优化技术,基于儒可夫斯基翼型从3个角度进行冲角对轴流泵水力性能的影响研究。【结果】当设计参数保持不变时,冲角增大,扬程升高,比转数发生变化,最高效率增大,高效区往大流量偏移。为了使翼型处于更高质量区,建议轮缘侧翼型冲角在0～3°之间,且比转数大者取小值。当改变轮毂侧和中间断面翼型冲角时,设计工况下,为了得到较高扬程和较高效率的轴流泵叶轮,可以适当增加中间断面的翼型冲角,同时为了减小叶片扭曲改善非设计工况的水力性能,可以适当减小轮毂侧的翼型冲角。当比转数保持一致时,冲角增大,流量-扬程性能曲线的斜率减小,最高效率值保持相当,高效区范围往大流量偏移且高效区范围变宽。【结论】冲角对轴流泵叶轮水力性能有着重要影响,实际工程应用中,为保证轴流泵叶轮具有较好的水力性能应同时兼顾轮毂和轮缘侧的翼型冲角。     

稻茬麦覆秸还田播种机均匀抛撒机理分析与机构优化

针对传统稻茬麦机播设备费工费时、效率低下的问题,对稻茬麦覆秸还田播种机均匀抛撒机构的作业机理进行了研究,并进行了抛撒作业的原理分析、作业过程的受力分析。在EDEM中构建了粉碎后水稻秸秆的模型,对其抛撒过程的运动进行了仿真分析、运动特性研究、运动速度变化和轨迹分析。在仿真分析和理论分析基础上,利用Design-Expert软件开展响应面分析,以抛撒作业幅宽合格率Y₁、抛撒不均匀度Y₂作为稻茬麦覆秸还田播种机抛撒叶轮机构作业的评价指标,以抛撒叶轮杆齿形打散叶片数、抛撒叶轮倾斜角、抛撒叶轮回转轴转速作为试验因素,对机具均匀抛撒叶轮机构进行优化试验。软件优化的最佳机具参数为：抛撒叶轮杆齿形打散叶片数为4排、抛撒叶轮倾斜角为向上倾斜15°、抛撒叶轮回转轴转速为1 195 r/min,此时抛撒作业幅宽合格率和抛撒不均匀度的优化值分别为80.79%和9.24%,在此基础上进行了田间验证试验,调整到最佳参数时,抛撒作业幅宽合格率和抛撒不均匀度的实际作业平均值分别为80.84%和9.32%,满足作业要求,误差小、符合预期结果,说明仿真试验结果可靠且机具作业效果...     

插板式叶轮排肥器安装角度的优化与试验

为改进插板式叶轮排肥器的肥料填充性能,针对插板式叶轮排肥器的安装角度,采用离散元仿真技术进行了试验研究。以体积确定的叶轮槽轮单圈排肥量作为基准,在叶轮转速30r/min、开度40mm的条件下,对安转角度从0°~90°开展7组离散元仿真试验。结果表明:安装倾角为36.4°时,排肥器单圈排肥量与基准值一致,且在该角度±10°范围内均满足相对误差小于5%的施肥要求。在该安装角度下开展了3种肥料的验证试验,结果表明:安装角度为36.4°时,不同肥料单圈排肥量与开度呈线性关系,开度全调节范围内单圈排肥量线性回归的R 2为0.995以上,满足插板对工作长度调节的需求,与仿真结果基本吻合。本研究为插板式叶轮排肥器的设计优化提供了参考和理论依据。     

中比转数离心泵多工况设计

为了实现TS65-40-125型中比转数离心泵在实际运行中的水力性能需同时满足多个工况点的要求,借鉴在低比转数离心泵多工况设计中广泛应用的加大流量设计法,对其叶轮进行3次改进.采用Ansys Workbench 12对整个计算域进行结构化网格划分,并对网格无关性进行了分析,利用商业软件CFX进行数值模拟,进口边界设定为均匀来流,出口边界设定为压力出口,采用SST k-ω模型,分析了不同设计方案下叶轮内的压力、湍动能、速度分布,并对泵的外特性进行了预测,最后选取一个最优方案进行试验.结果表明：采用加大流量设计法,恰当的选取叶轮几何参数,可以有效地增加中比转数离心泵的扬程、提高水泵效率,拓宽水泵高效区.TS65-40-125型中比转数离心泵叶轮采用加大流量设计法改型后,设计点水泵扬程比原型对应工况点最多提高了5 m,在5个工况点效率基本满足国家标准要求.研究结果可为中比转数离心泵的多工况设计提供一定的参考.     

低比转速叶轮叶片数的选择准则

离心叶轮叶片数的正确选择是提高叶轮水力性能的重要措施.通过考查国外最新速度系数法设计资料和分析影响叶轮流道脱流和园盘摩擦损失的多种因素,提出了与传统观点相反的结论：增加低比转速离心叶轮叶片,并不是改善叶轮水力性能的有效途径,在合理选定叶片包角、叶轮出口宽度及优化叶轮直径的条件下,适当降低低比转速叶轮叶片数,对提高叶轮水力效率、消除离心泵的特征曲线的驼峰都有重要意义.这一新观点为设计人员正确确定低比转速叶轮叶片数提供了重要参考.     

中比转速离心泵叶轮的优化设计及数值模拟

基于流体流动的连续方程和运动方程,通过两类相对流面的迭代计算,实现中比转速离心泵叶轮内准三维正问题的数值计算,得到了轴面速度分布.应用逐点积分法进行叶片骨线绘型,在轴面上加厚叶片,在保角变换平面上修圆叶片头部,实现了离心泵叶轮的反问题设计.正反问题进行迭代计算求解直至收敛,得到最终设计的叶轮.采用RNGk-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对离心泵叶轮内三维流场进行数值模拟,得到了叶轮内压力和速度分布.模拟结果表明设计得到的叶轮内部压力分布非常均匀,流动稳定无分离,叶轮出口能量分布合理,所设计的叶轮具有优越的水力性能.