基于CFD的调速型液力偶合器设计方法

提出基于UG和CFD的调速型液力偶合器参数化设计和优化设计方法。建立了调速型液力偶合器参数化模型和优化设计流程。基于流场数值解与实验结果的原始特性曲线吻合较好,故CFD可用于复杂的液力偶合器气液两相流动计算。针对3个不同的参数方案,对制动工况、牵引工况和额定工况进行流场数值计算及原始特性预测,并与基型偶合器对比,得到方案2的流动分布较合理,压力差与速度差较小,泵轮转矩系数较大,为基型偶合器的合理优化方案。     

基于CFD的调速型液力偶合器设计方法

提出基于UG和CFD的调速型液力偶合器参数化设计和优化设计方法.建立了调速型液力偶合器参数化模型和优化设计流程.基于流场数值解与实验结果的原始特性曲线吻合较好,故CFD可用于复杂的液力偶合器气液两相流动计算.针对3个不同的参数方案,对制动工况、牵引工况和额定工况进行流场数值计算及原始特性预测,并与基型偶合器对比,得到方案2的流动分布较合理,压力差与速度差较小,泵轮转矩系数较大,为基型偶合器的合理优化方案.     

液力变矩器叶栅系统样条拟合参数设计体

阐述了液力变矩器叶栅系统参数化设计方法,在对几种典型叶型设计方法分析比较的基础上,基于实用的最小参数原则选定了样条拟合曲线方法实现叶片设计,并结合变宽度循环圆设计方法,提出了叶栅系统参数化设计方法,基于UG/OPEN API编制了相应程序并给出了设计实例.在上述研究基础上,总结并提出了液力变矩器叶栅系统参数化体系,为后续叶栅系统三维优化设计及制造提供了灵活便捷的设计模型.     

某调速型液力偶合器泵轮的模态分析

调速型液力偶合器在工业中有很多应用。用户可在多种工作转速下使用液力偶合器来实现其生产生活。以YOTsj560水介质调速型液力偶合器为研究对象,运用ANSYS对该类型的液力偶合器的泵轮进行模态分析,得到了其四阶固有频率,分别为ω1=73.242 Hz,ω2=73.242 Hz,ω3=73.242 Hz,ω4=73.242 Hz,用户在使用该型号液力偶合器时必须避开这几阶共振区。     

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。     

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。     

液力偶合器部分充液流场数值模拟与特性计

利用CFD平台的滑动网格法与混合模型模拟液力偶合器流场的瞬态流动,得到偶合器内部速度与压力分布.总结了不同充液率下流场结构的变化及两相分布情况.基于速度、压力数值解计算了液力偶合器叶轮转矩,并计算出不同充液率下液力偶合器的原始特性.将性能预测结果与实验进行了对比分析,结果表明,数值模拟计算结果与实验结果吻合较好,基本反映了流道内部流动的基本特征.     

基于互相关算法的液力偶合器内部流场分析

利用PIV技术对液力偶合器内部流场进行了试验测试.针对制动工况(i=0)下液力偶合器涡轮内部流场,以PIV图像连续帧的互相关算法提取其径向切面流速分布,实现了内部流场可视化与速度定量化测量.研究了制动工况下涡轮内部流场结构特征与分布规律,分析了反向流和二次流等现象产生的原因.结果表明,合理设计偶合器内部结构,可减少反向流和二次流的产生,降低了能量损失,提高了工作性能.     

大功率调速型液力偶合器数值计算与实验

基于三维多相流动理论和计算流体动力学(CFD),采用滑动网格理论对大功率调速型液力偶合器内部气液两相瞬态流动进行数值计算,并基于流场数值解进行液力偶合器的特性预测。由数值计算结果分析偶合器效率降低的原因。对偶合器进行不同工况、不同充液率下的外特性实验,将理论计算与实验结果进行对比,原始特性的计算与实验结果误差在允许范围内,从而验证理论方法和计算的准确性。     

液力偶合器内部流动数值模拟

为分析液力偶合器内流场的流动情况,对偶合器内部的三维流场进行数值模拟,根据模拟结果对偶合器在制动工况及牵引工况内流场的速度、压力分布进行详细分析,探讨其泵轮和涡轮流场的流动特性,为偶合器的优化设计提供参考。     

三元件向心涡轮液力变矩器环面流线法设计

对三元件向心涡轮液力变矩器的设计方法进行了研究,提出了基于环面流线的设计方法.将流体质点在液力变矩器内部的运动看作为在环面上的曲线运动并可分解为轴面分量和周向分量,推导了轴面流线方程和环面流线方程.分析了叶片对于流线的影响,给出了流线型叶片厚度函数.将叶型骨线和叶片厚度函数相结合,得到了叶片表面的计算方程.研究结果表明,三元件向心涡轮液力变矩器的轴面流线和环面流线都比较接近抛物线.     

离心泵内部非定常水力激励特性

以单级蜗壳式离心泵作为研究对象,基于RANS法对离心泵内部流场结构进行了三维非定常数值模拟,探讨其内部的非定常流动特征所诱发的压力脉动特性及水力激励力特性,并在叶轮旋转周期过程中重点针对叶轮及其单个叶片的受力情况进行相关分析.结果表明:不同工况下各监测点压力脉动幅值的变化规律具有一致性,静压沿蜗壳周向分布不均匀;在压力脉动频谱图及叶轮径向力频谱图中叶频均占主导地位,而单个叶片激励力则体现为轴频;单个叶片所受径向力大小随流量的增加而增大,小流量工况下单个叶片的受力不均匀性明显,而接近额定工况时各叶片受力较均匀,且相差不大;通过对单个叶片非定常激励力特性的分析可知,小流量工况下由于隔舌附近叶片出口流动分离使得叶片受力变化明显,受射流尾迹影响更为突出.     

环保型叶片调节系统的开发与应用

叶片全调节是大型叶片泵工况调节的主要方式,在分析传统的机械和液压叶片调节方式存在问题的基础上,提出将机械式操作拉杆和液压式操作动力进行组合的环保型叶片调节机构,并设计了接力器的活塞缸分别布置在水泵轴和电动机轴之间的中置式和布置在轮毂上方的下置式2种叶片调节机构型式,较好地解决了密封要求高的问题,保证叶轮无泄漏.建立以三维CFD模拟技术为基础的叶片受力和水力矩大小及分布的预测和计算模型,提出了按不同叶片安放角和不同运行工况下力矩分布设计接力器结构(直径和压力等级)的方法.对现有的受油器结构和控制原理进行改进与完善,并成功研制采用伺服电动机-配压阀和数字比例阀的新型受油器结构,其调节精度可达4‰,实现了叶片精确调节和开/闭环控制.     

基于流热固耦合的高温熔盐泵转动系统结构应力分析

基于ANSYS Workbench平台开展高温熔盐泵转动系统的结构应力分析,采用计算流体动力学软件CFX对泵内部全流场进行多工况定常数值计算,并通过试验对计算结果进行验证.综合考虑了高温熔盐泵的水动力载荷、离心力载荷、温度载荷等因素,建立了流、热、固耦合作用下动力学模型,研究不同温度下不同材料属性变化对高温熔盐泵结构性能的影响,并对高温熔盐泵转子部件进行应力分析.结果表明:在同一流量工况下,不同材料的叶轮叶片最大变形量均呈随温度的升高呈先增大后减小的趋势;同时,不同材料的叶轮形变程度基本趋于稳定,受流量影响不大;叶片工作面应力值大于叶片背面应力值,且不同温度工况下不同材料的叶轮背面应力值呈线性递减的趋势;叶轮等效应力最大位置主要集中在叶轮出口处叶片和前、后盖板接触的区域;经过变形及强度综合分析,表明3种不同的不锈钢材料中316L材质的叶轮力学性能最好.研究结果可为高温熔盐泵的结构设计提供一定参考.     

贯流泵内部湍流流动及叶轮流固耦合特性

基于RNG k-ε湍流模型,应用Ansys Workbench软件,对前置竖井式贯流泵内部湍流流动和结构静应力进行数值分析．模拟显示不同工况下泵的外特性曲线和试验值总体变化趋势一致,模拟的扬程比试验值稍高,效率稍低,但误差都保持在10％内;除出水流道隔断前部外,贯流泵整个流道流态均匀;出水流道前段的螺旋线分布的流线表明,水流在经过导叶后存在未回收的速度环量;在设计工况下,压力最小值出现在吸力面靠近进口边,此处最易导致空化．进一步采用单向流固耦合方法,对叶轮在不同工况下的静应力和总变形量进行分析,结果表明:设计工况下,叶轮的最大等效应力出现在叶片压力面和轮毂相交处,叶轮变形的总位移随着半径增大而不断增大,最大变形量出现在轮缘附近．计算结果将为贯流泵的优化设计提供一定参考．     

液力偶合器轴向力计算方法

提出了一种基于计算流体动力学(CFD)计算液力偶合器轴向力的方法。通过获得偶合器内三维、两相流动流场的数值解进行轴向力计算。对在制动工况、牵引工况和额定工况下不同充液率时调速型偶合器工作腔的流场进行了分析,并获得轴向力的变化规律。对不同充液率下偶合器轴向力进行了试验测试,计算结果与试验值对比,平均误差为8%,验证了该计算方法是有效可行的。     

基于双向流固耦合的核主泵叶轮力学特性

基于双向流固耦合方法对核主泵内流场和结构场进行联合求解,研究流固耦合作用下核主泵叶轮的力学特性,分析经流固耦合作用后叶轮总体、叶片进出口边及叶根在各流量下的应力及变形分布.研究结果表明流固耦合作用对主泵外特性有一定影响且耦合后结果更接近试验值;随着流量的增加,叶轮前盖板处应力分布均匀性有所降低,而叶轮的最大等效应力均发生在叶轮叶片出口边与叶轮前盖板交界处,在交变载荷的作用下容易产生疲劳破坏.叶轮的最大的变形发生在叶轮叶片出水边的中部,叶轮的最大变形量随着流量的增加而增大.叶根的进出口边处易出现应力集中现象,说明叶片进出口边对液流的压力载荷及动静干涉作用极为敏感,在叶轮水力及结构设计时应予以足够重视.研究结果为核主泵以后的性能分析、叶轮的结构设计、维护和检修提供了有益参考.     

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．     

秸秆螺旋挤压脱水机叶片强度和变形的流固耦合分析

运用数值模拟方法,对秸秆螺旋挤压脱水机进行了流固耦合模拟分析,建立了秸秆浆料的流体模型,用Fluent软件模拟了不同出口压力条件下,螺旋挤压脱水机内部压力场分布,并据此对螺旋挤压脱水机的挤压性能进行了分析。同时,通过Workbench-Fluent单向流固耦合的方式,对螺旋叶片的强度和变形进行了分析,得出了出口压力和叶片强度的关系。