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。     

双流道叶轮水力设计CAD中流道参数的确定

在大量试验研究和设计实践的基础上，给出双流道叶轮计算机辅助设计的方法，并对一些主要参数进行了统计分析。给出了叶轮轴面图前、后盖板圆弧半径R1、R2与比转数ns及叶轮进、出口直径Df、D2的关系。提出了新的平面图流道中线主程及流道截面面积变化规律。     

双流道污水泵叶轮三维设计方法

针对传统二维设计的双流道式污水泵叶轮容易出现的绘型图与实际木模偏差问题,研究直接在Pro/ENGINEER中进行叶轮的三维设计方法.二维绘型图则由三维投影得到,保证了设计结果的一致性.设计实例经试验表明此设计法的合理性.推导了采用变异的阿基米德螺线作为平面流道中线时,中线出口角与包角和变异系数之间的关系式,为设计中控制流道出口角提供了依据.给出了变异的阿基米德螺线法线方向上到叶轮外径距离的变化规律及断面面积的计算公式,并给出了确定流道出口点的新方法.     

双流道泵叶轮切割定律方程的建立与试验

为了找出适用于双流道泵叶轮的切割定律,选用比转数为77和122的两种双流道泵,分别对其叶轮进行了5次切割,并进行了泵外特性试验。通过分析双流道泵在最优工况及关死点工况下性能参数与叶轮直径的变化规律,确定了相应的切割指数取值范围,最终建立了双流道泵叶轮的切割定律指数方程。研究结果表明,双流道泵的流量、扬程、轴功率和效率随叶轮直径的减小而降低,但随叶轮切割百分比的增加,最优工况性能参数的变化规律及下降幅度并不相同,关死点扬程和轴功率随叶轮直径的减小下降明显;双流道泵关死工况点的切割指数可以近似认为与比转数的变化无关;最优工况和一般工况点的流量切割指数随比转数的变化较明显。建立的双流道泵叶轮切割定律预测值与试验值吻合性好。     

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。     

双流道泵叶轮内贴体网格生成与CFD分析

以贴体网格的微分方程生成法为基础,采用Thompson和Sorenson的思想,以指数函数作内插传递,根据网格正交性和间距的要求构造源函数,然后通过求解带源项的Laplace方程,实现了双流道泵叶轮内三维贴体网格的自动生成,并对该叶轮在设计工况下的内部流动进行了数值模拟．结果表明：用该法生成的网格品质良好,能有效提高叶轮内部流动数值计算的前处理环节的效率和精度;网格疏密度可人为控制,且网格线与边界正交,便于湍流壁面条件的引入;编写的网格生成程序通用性强,经改进也可用于其他非规则几何形状流道网格的自动生成．     

水泵叶轮的计算机三维实体造型研究

从计算机辅助设计（ＣＡＤ）与辅助制造（ＣＡＭ）的角度，分析了直接在计算机中进行水泵地轮三维实体造型的必要性，提出了具体的三维实体造型方法，给出了造型的步骤及造型实例，编制了造型函数库。     

双流道污水泵叶轮内部三维湍流流动的数值模拟

基于Reynolds时均化的N-S方程和标准的k-ε两方程湍流模型,运用流场计算软件Fluent,在不同工况下对QW950-15-55型双流道污水泵叶轮蜗壳耦合流场进行了数值模拟研究,捕捉到了双流道叶轮内流的重要特征.依据计算结果,主要分析了设计工况时双流道叶轮内部的速度和压力分布情况.叶轮内压力分布与叶片式离心泵的数值模拟是类似的;在偏离设计的大流量工况,叶轮流道内的流动呈现明显的不对称性;叶轮内部流动为混合螺旋流,由轴向旋涡作用引发的相对速度旋涡的涡核位置靠近后盖板和压力侧;叶轮出口的压力和绝对速度分布呈现明显的周期性,其周期性与叶轮流道的周期性是对应的;静压周向分布的轴向不对称性较小,而速度周向分布的不对称性则较大.对比试验与数值模拟的扬程和水力效率值,数据基本吻合.     

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。     

斜流泵叶轮的多参数组合优化

以比转速为392的斜流泵为研究模型,选取叶片出口安放角、叶片出口边宽度、后盖板倾角3个参数作为研究变量,采用CFD方法对斜流泵性能进行了多参数组合优化的数值计算,并根据性能试验数据验证了CFD数值方法的准确性。基于Box-Behnken试验建立3因素3水平共17组叶轮模型的试验表并对各方案设计工况下的内流进行了数值计算。采用二次响应面模型拟合效率的性能预测模型,给出目标函数,基于遗传算法对目标函数进行求解。结果表明,对效率影响最为显著的参数为叶片出口安放角,其次为叶片的后盖板倾角,且效率均随二因素的增大而减小,叶片出口边宽度对其影响最小;与原模型叶轮叶片参数相比,β2、b2大于原模型参数,T2保持不变,优化结果显示模型泵水力效率提高1.2%,扬程提高了0.8%。     

离心泵叶轮三维贴体网格生成

采用椭圆型微分方程法进行离心泵叶轮三维贴体网格的自动生成,可以满足网格非均匀性和网格可人为改变等条件。在生成网格时给定边界上的点与第一内点的距离以及两者连线与壁面曲线间夹角的边界条件,能使在湍流计算中广泛应用的壁面函数法的条件容易满足,并能使普遍采用的压力第二边界条件直接用于计算中,还能满足差分要求,减少离散误差。     

双流道泵内非定常固液两相流的数值分析

采用Mixture多相流模型、标准的k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,应用FLUENT软件对双流道泵内固液两相湍流进行了非定常数值模拟.研究结果表明:不同时刻,泵流道内的压力分布明显不同,呈现周期性变化规律;在叶轮流道内,固相体积浓度分布极不均匀,颗粒主要集中于叶轮出口处的工作面和后盖板上,而在蜗壳流道内,固相颗粒多集中于离叶轮半径较大的蜗壳壁面上.     

离心泵叶轮内部湍流动能及耗散率分析

本研究基于雷诺时均N-S方程,采用k～ε湍流模型,对标准离心泵叶轮内部湍流进行了数值模拟。采用质量加权平均湍流动能及湍流耗散率的方法,分析发现湍流动能和湍流耗散率沿半径的分布有十分相似的规律;除0.6Qd设计工况,湍流动能和湍流耗散率分布呈现出先增加,随后减小,最后增加的现象;0.6Qd设计工况下,湍流动能和湍流耗散率最大,流体能量损失最为严重,因此从效率方面考虑,应避免泵在小流量工况下运行。     

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。     

离心泵叶轮内变流量流动特性的数值模拟

对一离心泵变流量时叶轮内部流动进行了数值模拟。计算过程中采用标准κ—ε二方程紊流模型,SIMPLEC算法。结果表明,设计流量时,流道入口段在流道的吸力面附近流体的相对速度比压力面附近大,在流道出口段压力面附近流体的相对速度比吸力面附近大;流量大于设计流量时,在流道入口段中线附近区域流体的相对速度较大,压力面和吸力面附近流体的相对速度均较小;流量小于设计流量时,流道入口段的吸力面附近出现空穴或旋涡,流道出口压力面附近有回流。大流量时流道出口的“射流／尾迹”减弱,小流量时流道出口的“射流／尾迹”增强。     

遗传算法在离心泵叶片优化设计中的应用

对遗传算法在流体机械优化设计中的应用现状作了较为全面的总结；提出了将遗传算法应用于离心泵叶片优化设计中，分析了遗传算法在离心泵优化设计中应用的可行性以及存在的问题；对离心泵优化设计的发展提出了一些新建议和尝试。     

离心泵叶轮内变工况三维湍流数值模拟

采用工程上广泛使用的标准k—ε两方程湍流模型，对离心泵最佳工况和大流量工况、小流量工况进行了叶轮内部流动的数值模拟，对3种工况下叶轮内的相对流动、径向流动及切向流动进行了分析，探讨了轴向旋涡的特征、叶片流道的挟持约束作用、叶片流道内的压力分布与流量的关系等流动特性。     

提高水泵装配尺寸稳定性的方法

针对汽车行业大批量生产水泵,产品压装尺寸不稳定的问题,采用交流伺服电缸,带弹簧工作台的方式,结合实际产品,提出外部感应器给压机停止信号的设计方案。该设计方案经实际应用验证,结果表明该方案不仅保证了产品压装尺寸的稳定性,而且也实现了柔性生产和精益生产,为学者及同行提供了同类产品装配系统设计的参考。