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。     

基于Pro/ENGNEER的叶轮参数化三

为了使叶轮设计更加方便明了，利用Pro/ENGINEER软件的二次开发工具Pro/Program和Family Table，采用基于特征的参数化设计方法，编制程序，对旋流泵最常用的径向叶轮结构形式进行三维造型，并且制成便于文件管理的零件族表。通过人机对话，实现了参数化三维设计。     

排灌机械第24卷（2006年）总目次

序号题目作者期号页码泵理论与技术1基于PRO/E的水轮机转轮三维造型侯祎华等1 142双流道叶轮设计方法研究袁丹青等1 173离心式渣浆泵的汽蚀状态分析与计算李平双1 194低比转速泵几何参数对扬程综合影响的灰色理论分析何希杰等2 15无过载双流道排污泵性能预测研究丛小青等2 46无     

基于特征的离心泵叶片参数化三维造型

介绍了Pro/E二次开发的方法,对离心泵叶片三维参数化造型进行研究并建立特征模型。利用定义了参数和拓扑关系的离心泵叶片的Pro/E模型文件,通过二次开发工具Pro/TOOLKIT对模型文件中定义参数进行访问,最终完成离心泵叶片的参数化三维造型。     

基于Pro/E的三维参数化特征建模技术研究及应用

Pro/E是美国参数技术公司(Parametric Technology Corporation,PTC)开发的CAD/CAE/CAM软件.该软件是全方位的3D产品开发软件,将零件设计、产品组立、模具开发、NC加工、板金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动量测、机构模拟、应力分析、产品数据库管理等功能集于一体.其中,具有强大的参数化特征造型功能尤其受到业界的一致认同和广泛地应用.为此,论述了基于Pro/E的三维参数化建模技术的特点,对Pro/E建模技术的种类和方法进行了详细的阐述,通过具体实例对Pro/E的三维参数化建模的具体步骤进行了介绍.     

双流道叶轮的三维造型设计

分析了双流道式污水泵叶轮造型的特殊性及其特点,研究了采用三维建模软件对双流道叶轮进行三维造型的方法．用投影方法生成空间流道中线,以此作为原始轨迹,各断面形状作为混合用截面,使用扫描混合命令形成内流道．按内流道中线规律延长内流道中线到叶轮外径,以投影方法得到空间曲线作为原始轨迹,按外流道截线位置放置适当截面,由扫描混合命令形成外流道．指出在二维绘型图转化为三维造型时,叶轮可能会出现的无法形成有效内流道的问题,此时先调整断面的空间安放方向与位置,再调整断面形状和流道中线,     

双流道泵叶轮边界涡量流分析与水力优化

为优化双流道泵叶轮,对原始泵的内流场进行数值模拟,引入边界涡量动力学理论进行流动诊断,分析了叶轮表面的边界涡量流(BVF)、摩擦力线以及涡量线的分布规律,找到了叶轮内产生不良流动的位置及其动力学根源。根据流动诊断结果,有针对性地调整影响双流道泵叶轮内流状态的结构参数,得到优化后的双流道泵叶轮。联合CFD计算和边界涡量动力学流动诊断方法,对比分析了优化前后的双流道泵叶轮,结果表明:优化后叶轮表面的BVF、摩擦力线以及涡线分布得到明显改善,BVF峰值和均值均显著降低,均匀性指数更接近于1,流动分离被抑制,叶轮受力状况得到改善,扬程和效率等水力性能明显提高。研究结果证明了基于边界涡量动力学理论的流动诊断和优化方法在流道式叶轮机械中应用的可行性。     

基于Pro/TOOLKIT叶片参数化软件的开发研究

为了克服在Pro/E中根据木模图提供的数据建立三维实体模型效率低、建模复杂、精度低等缺陷,实现泵的水力设计及三维叶片建模的快捷性和简便性.根据一元流动理论,以Pro/E软件为开发平台,Pro/TOOLKIT为开发工具,选择Visual C++6.0编程工具进行叶片参数化软件的开发.本程序采用了模块化的结构体系,每个模块对应的界面,能灵活地进行人机对话.实现了根据泵的设计参数,设计并建立三维实体叶片的功能.实践证明该软件不但可以直接、快速的生成叶片的三维实体模型而且可以提高泵的设计效率和精度.     

采用SIMPLEC算法数值模拟双流道叶轮内部流动

采用SIMPLEC算法对双流道泵叶轮内部三维不可压湍流流动进行了数值模拟。计算结果揭示了双流道泵叶轮内部湍流流动的速度分布规律。     

双流道叶轮内湍流的三维数值模拟

对双流道泵叶轮内三维不可压湍流流动进行了数值模拟。计算采用了雷诺时均N-S方程和修正了的k-ε湍流模型，计算在体贴坐标系和交错网格中进行并采用了SIMPLE-C算法。计算结果揭示了双流道泵叶轮内湍流流动的压力分布和速度分布规律。研究结果可以用来对双流道泵进行性能预测并为双流道泵的优化设计创造了条件。     

基于Pro/E Wildfire的水泵叶轮精确建模

基于传统的叶片加工方式，从现有的二维水力木模图的型值点出发，基于Pro／E Wildfire软件，采用从点到线、从线到曲面、再从曲面到实体的方法，实现了泵叶轮空间扭曲叶片和圆柱形叶片的三维实体造型，利用制造模具的常用方法实现了泵叶轮和流道的造型，造型方法精确，为后续的流场数值模拟和数控加工奠定了基础。     

无过载潜水排污泵的设计与试验

分析限无过载潜水排污泵的运行特点，在对现有双流道式叶轮水力模型进行归纳总结的基础上，提出了无过载潜水排污泵的水力设计方法，设计实例表明该方法安全可行，额定工况点泵的效率比标准规定值高13.04%，最大轴功率小于额定功率，可以在全扬程范围内安全运行。     

双进口两级双吸离心泵过渡流道压力脉动特性研究

双进口两级双吸离心泵的过渡流道由正流道、过桥段、反流道3部分组成,其中正流道为双蜗壳型式,反流道为带有导叶的双螺旋型式,过桥段连接正反流道呈现空间扭曲状。过渡流道与首级叶轮和次级叶轮均存在动静耦合关系,由此导致的动静干涉效应是引起压力脉动的主要根源之一。采用CFD方法对双进口两级双吸离心泵典型工况下的三维非定常流场进行了研究,对过渡流道压力脉动机理进行了分析。研究发现,正流道内的静压分布与其双蜗壳型式密切相关,在所有工况下均呈180°对称分布,压力脉动主频均为叶片通过频率,最大脉动幅值均出现在隔舌附近;小流量工况下,隔舌处压力脉动主频幅值明显高于设计工况,约为设计工况的180%。在过桥段中,所有工况下压力脉动主频均为叶片通过频率,设计工况下,沿着流动方向,内壁面进口处的压力脉动主频幅值达到最大,外壁面主频脉动幅值变化沿流动方向有增加的趋势;在反流道中,设计工况下压力脉动主频为叶片通过频率,幅值沿着流动方向逐渐增加,出口处主频的脉动幅值约为进口处的110%;小流量工况下,反流道导叶附近存在低频成分,且在导叶周围发现具有周期性的漩涡。     

离心泵叶片出口边倾斜角对压力脉动的影响

为研究叶片出口边倾斜角对叶轮与蜗壳由动静干涉作用而引起压力脉动的影响,在保证叶轮基本参数和叶片安放角变化规律不变的情况下,通过改变叶片出口边倾斜角而设计了2种计算方案.采用SST湍流模型、SIMPLEC算法和滑移网格技术,分别对不同叶片出口边倾斜角的叶轮匹配同一蜗壳的离心泵进行全流道非稳态数值模拟,得到不同叶片出口边倾斜角的离心泵外特性及压力脉动特性,并对其进行分析.计算结果表明：随着叶片出口边倾斜角的减小,泵高效区加宽;在小流量工况至设计流量工况时模型1,2的扬程流量曲线接近,在设计流量工况至大流量工况时模型2的扬程增大;2种叶片出口边倾斜角的离心泵中监测点处的压力脉动规律相同,呈周期性变化;较小叶片出口边倾斜角的离心泵中蜗壳内及隔舌处的压力脉动波动幅度减小,高频脉动成分减小.分析结果可为离心泵叶轮的设计提供理论参考.     

不同叶片型式旋流泵能量转换机理分析

针对旋流泵内部流动结构形式所引起的整机效率下降问题,以卧式150WX-200-20型旋流泵为研究对象,进行旋流泵水力和结构设计,运用Pro/E三维设计软件建立前弯型和后弯型两种折叶片三维模型。设计6组前弯和后弯叶片为对照组,采用CFD流体计算软件进行数值计算,以两种折叶片组成叶轮型式为研究对象,结合叶片进出口速度三角形,对旋流泵不同叶轮的做功过程和能量损失过程进行了分析,从而找到两种不同叶轮型式下的能量损失传递转换机理。研究发现,对于旋流泵效率而言,在设计流量点之前,前弯叶轮的效率高于后弯叶轮效率;在设计流量点之后,后弯叶轮效率高于前弯叶轮效率。对于两种不同型式的叶轮,在设计流量点之前,前弯叶片的做功能力更强,能量损失更小;在设计流量点之后,后弯叶片的做功能力更强,能量损失更小。     

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．     

立式多级筒袋泵吸入装置的优化设计

通过试验和数值计算,研究了立式多级筒袋泵的空化性能及泵内空化流场．为改善立式多级筒袋泵的吸入性能,分析了几种叶轮几何参数对泵空化的影响。研究结果表明：采用叶片进口断面面积较大的双吸式首级叶轮,且在首级叶轮的两侧进口加设诱导轮,大幅提高了立式多级筒袋泵的空化性能,使泵的空化比转速达1479;基于均衡混合流假设的空化模型,可合理预测泵的平均空化性能,模拟的空化流场有助于了解水力设计诸因素对泵内空化发展的影响;在设计诱导轮及首级叶轮时,选取较大的叶片进口安放角有利于改善泵装置的吸入性能,同时有利于发挥诱导轮的功效．     

载荷分布规律对混流泵叶轮设计的影响

基于三元反设计理论,将环量vur沿轴面流线的变化梯度作为载荷分布的控制参数,采用两段抛物线来描述载荷沿轴面流线的分布规律．为了分析载荷分布规律对混流泵叶轮设计结果的影响,建立了“前载型”、“中载型”和“后载型”3种混流泵叶轮．基于雷诺时均的Navier-Stokes方程、SST湍流模型和多参考坐标系模型对3种叶轮内流场进行数值模拟,对叶轮的能量性能和叶片表面压力分布进行分析．结果表明:采用两段抛物线表示载荷沿轴面流线的分布规律是合理的,基于载荷分布的叶片三元反设计能有效控制叶片表面的压力分布特性;载荷峰值点越靠近导边,叶轮的扬程、功率和效率值越高;在设计流量工况,前载型叶轮与后载型叶轮的扬程、功率和效率的差别分别为1830％,1640％和201％;不同载荷分布时叶轮能量性能的差别随流量的增加而逐渐明显．