船用冷却泵的数值模拟与优化设计

为了适应船用泵的发展,研制开发新型高效船用冷却泵,采用了Fluent模拟泵内流场,对CB80—65—125型船用冷却泵进行优化．模拟分析了设计工况下,叶轮优化前后,叶片背面与工作面的相对速度分布及z=0平面上的静压分布．根据模拟得到的结果,通过修改叶片进口安放角和叶片形状,对泵进行了优化设计,并对叶轮优化前后的流场进行了分析比较．对泵做了性能试验,并将试验结果与模拟结果作了对比．结果表明,叶轮内部流场和相对速度分布都得到了改善,优化后的叶轮形状更符合流动特性,泵流量和扬程都能满足要求,高效区宽,设计工况点的效率提高了3．56％．因此,结合Fluent模拟泵内流场来进行优化设计的方法是可行的．     

轴向柱塞泵平面配流副润滑特征参数实时测量

为研究轴向柱塞泵配流副的摩擦学特性,建立了模拟配流机构的润滑特性试验系统,以实测润滑特征参数,对工况进行实时调节与控制,寻求良好的润滑状态.论述了配流副润滑特性试验研究的优点,根据润滑理论模型分析了供油压力和油膜厚度等主要特征参数,提出了膜厚反馈的电液控制配流副油膜动态试验装置的结构及关键技术.通过平面配流密封带多点实测膜厚、泄漏流量、摩擦转矩的试验数据表明,供油压力对密封带润滑油膜厚度、形态等的影响较大.局部油膜破坏是导致缸体面磨损的主因,试验测得的膜厚分布与其磨损分布有直接关系.     

涡旋阀压电泵内部空化流动的数值分析

设计了一涡旋阀压电泵,采用动网格模型对其进行数值分析.首先对涡旋阀压电内部流场进行了动态模拟,得到了不同时期压电泵内的速度和静压分布图,有效地将压电振子的动态特征和流体的运动特征进行了间接流固耦合分析,验证了动网格模型在研究压电泵运动边界方面的可行性.研究了驱动频率,压电振子振幅,泵腔高度对涡旋阀压电泵输出性能的影响,发现驱动频率越小,压电振子振幅越大,出口体积流量越大,泵腔高度约为250μm,出口流量达到最大值.此外,还分别对涡旋阀和涡旋阀压电泵进行了空化模拟,得到了空化时涡旋阀内和不同时刻泵腔中的气液分布,为有效预测压电泵腔内空化,抑制空化现象提供了一定依据.     

提高特殊柱塞泵往复密封寿命的优化设计

针对输送含颗粒介质柱塞泵的柱塞、填料寿命问题,从接触型往复密封的摩擦学机理出发,通过优化匹配柱塞直径、行程及泵速各参数,合理控制柱塞的线速度,降低摩擦速度,对柱塞填料密封进行优化设计;通过求解间隙中的流体力学层流运动问题,合理控制冲洗液的压力,保证全压密封系统中接触区的液膜处在混合润滑状态下工作,使密封副有良好的润滑;提出了两种填料函方案,并和采用不同表面处理工艺的柱塞及多种填料搭配组合进行试验.试验结果表明,密封累计运行了4 455 h后,组合1和组合2柱塞的磨损仅为0.03 mm和0.05 mm;在生产实际中,改进后的密封设计,使柱塞及填料的使用寿命从原来的1 500 h提高到4 500 h以上.     

磁流体密封液下泵结构设计与试验

为了解决输送核原料的液下泵工作过程中存在无色剧毒氟化氢气体溢出的问题,在此类液下泵的主轴上选取磁流体为密封材料,应用磁流体密封技术,设计了一套采用螺旋齿的磁流体密封结构,并推导出了密封压差设计公式．通过理论分析和试验研究,讨论了液下泵在液体工作环境下的转速、温度、磁流体体积、密封间隙和磁场强度对磁流体密封承压能力的影响．结果表明,设置在液下泵上的磁流体密封结构的承压能力随着转速、温度和密封间隙的增大而下降;随着磁场强度的升高而增大,且密封承压能力试验值最大可达8×10^5Pa;随着磁流体体积的增大而增大,但是当磁流体体积超过一定的临界值后,磁流体密封的承压能力将不再随着磁流体体积的改变而改变,仅仅保持在某一恒定值．该磁流体密封结构的密封方法将会有效地解决输送核原料的液下泵中害氟化氢气体泄漏的问题．     

高阶椭圆锥齿轮泵的流量特性

针对齿轮泵的变量功能及非圆锥齿轮的应用,提出了一种新型相交轴变量齿轮泵——高阶椭圆锥齿轮泵.该齿轮泵是以高阶椭圆锥齿轮为工作转子的非圆锥齿轮泵.根据齿轮的空间啮合原理,给出了其工作转子高阶椭圆锥齿轮副的齿形生成方法.基于该种齿轮特殊的运动学特性,分析了高阶椭圆锥齿轮泵的传动特性,并对其工作结构进行了设计.依据球面微分理论,推导出了高阶椭圆锥齿轮泵的平均理论流量公式、瞬时流量公式以及流量脉动公式,同时分析了高阶椭圆锥齿轮的偏心率、阶数等参数对其流量特性的影响.在同等参数模型及工况条件下,将对高阶椭圆锥齿轮泵的平均理论流量、瞬时流量及其变量范围与圆柱齿轮泵和非圆柱齿轮泵的流量特性进行了对比分析,获得了该锥齿轮泵在同等条件下排量最大、变量范围最大的特点.     

不同载荷分布型式下轴流泵叶顶间隙流特性研究

轴流泵叶顶泄漏流对水泵内外特性有重要影响,从控制叶片载荷角度建立了轮缘载荷分布型式与叶顶泄漏流的关系。基于三维反问题设计方法设计得到了具有前载、中载和后载3种典型轮缘载荷分布型式的轴流泵叶轮模型,采用三维湍流模拟技术研究了上述3种轮缘载荷分布型式对轴流泵叶顶泄漏流及其诱导的泄漏涡流动的影响。结果表明,相对于轮缘前载型叶轮和轮缘中载型叶轮,轮缘后载型叶轮可有效消除叶片进口附近低压区,有利于叶轮空化性能;小流量工况性能有所提高,有效抑制流量扬程曲线的驼峰现象;同时轮缘后载型叶轮具有更好的小流量工况压力脉动性能。     

轴流式油气混输泵压缩级流场CFD模拟分析

利用Fluent计算软件,采用非定常滑动网格技术和非结构网格来模拟油气混输泵单个压缩级三维流场,通过对气液两相介质在流道内的流动情况的分析,为改进压缩级的设计提供了依据。试验证明,该方法在油气混输泵的设计中是有效的。     

离心泵理论扬程的计算

通过对不同滑移系数计算公式的比较与分析,揭示了滑移系数是离心泵理论扬程计算结果准确与否的关键,提出了对于不同比转数的离心泵滑移系数应采用不同的计算公式。以优秀离心泵为基础,采用回归分析法对离心泵理论扬程的计算进行了修正。计算实例表明:修正后的理论扬程公式计算结果更加准确,为工程实际应用提供了一种较为准确的计算方法。     

无过载双流道排污泵性能预测研究

在进行无过载双流道排污泵设计时,利用公式预测的性能和试验结果有较大误差。对此,通过流动分析指出,普通离心泵相对液流角与叶片出口安放角相差不大,而在双流道叶轮出口速度三角形中,相对液流角与叶片出口安放角相差较大,因此,用叶片出口安放角进行性能预测是造成误差的主要原因。提出了双流道泵无过载性能预测的计算方法:!2应取叶片背面出口安放角;计算叶片排挤系数时,叶片厚度应取内流道出口处叶片厚度。试验表明,该计算方法能大大提高性能预测的准确性,预估最大轴功率值及其位置较普通计算方法误差大幅度减小。