基于Anand模型的BGA封装热冲击循环分析及焊点疲劳寿命预测

BGA封装在电子元器件中的互连、信息传输等方面起着重要作用,研究封装元件的可靠性以及内部焊点在高温、高湿、高压等极限条件下的稳定性显得尤为重要。基于Anand模型分析了封装元件在热冲击下的塑性变形和应力分布,同时对不同空间位置焊点的最大应力与主要失效位置进行了对比,并运用Darveaux模型计算出焊点最危险单元的裂纹萌生、裂纹扩展速率和疲劳寿命。结果表明,在热冲击极限载荷下,封装元件的温度呈现对称分布,表面温度与内部温度差较大,约为15℃;最大变形为0.038 mm,最大变形位置为外侧镀膜处;最大应力为222.18 MPa,内部其余部分的应力值为20 MPa左右。对于内部焊点,最大应力为19.02 MPa (250 s),应力最大位置在锡球下方边缘,预估其疲劳寿命为6.29天。

导叶叶片数对LNG四级潜液泵轴向力及首级叶轮流场的影响研究

应用CFD技术研究了导叶叶片数对LNG潜液泵首级叶轮压力和轴向力分布的影响,对一、三级导叶同时设计7、8、9三种叶片数,采用K-epsilon湍流模型进行了多工况数值模拟,并采用液氮工质进行了相关外特性试验验证,得到LNG泵内部首级叶轮压力分布以及轴向力特性。结果表明:潜液泵所受总轴向力在导叶数为8时最小,泵的整体效率最优。作用在首级叶轮上后盖板的轴向力大于前盖板。其中,导叶数为8时首级叶轮前后盖板轴向力最小,压力分布最均匀;而导叶数为9时,与叶轮叶片数9相同,运转时会有共同的倍频出现,在相同的倍频上振动累加,并诱发共振,导致前后盖板的轴向受力最大,叶轮前盖板所受轴向力相对于其他方案平均增加了3.45%;后盖板轴向受力绝对值平均增加1.88%。综上,导叶数为8时潜液泵的水力效率最优。

不同转子轴向间隙下双螺旋轴流泵的内部流动特性

通过改变两螺旋转子之间的轴向间隙(1、5、10 mm),研究双螺旋轴流泵在不同转子轴向间隙下的内部流动特性。基于CFD模拟平台,采用浸入实体法,运用N-S方程和标准k-ε湍流模型,对不同轴向间隙和不同工况下的瞬态特性进行数值模拟,得到双螺旋泵在不同转子间隙下各过流部件在运转过程中的瞬态流动特性。结果表明:转子间隙为1 mm时泵的扬程最高,增大转子间隙(5和10 mm)泵的扬程依次减小;1 mm间隙下泵的升压性能最好,但流体在刚进入转子域出现了明显的负压现象,间隙增大后转子内抗堵塞能力增强,负压现象得到改善;双螺旋轴流泵的主要泄漏区域在转子啮合区,随着转子轴向间隙的增大,啮合区的速度增大,出现较明显的泄漏;双螺旋泵的扬程与流量成反比,随着设计流量的增大,3种间隙泵的扬程均逐渐减小。

连接柱处理对圆盘泵性能及内部流场影响研究

本文总结圆盘泵数值模拟方面的研究,对圆盘泵连接柱区域设置了两种不同的模型方案进行数值模拟。分析了不同流量工况下圆盘泵性能及叶轮内部流场变化,并对计算结果进行验证。结果表明:方案一连接柱两侧出现明显低速区域,方案二由于连接柱周围水体旋转,因此区域速度值更大。两种方案均在叶片吸力面位置出现局部低压,因此圆盘泵内湍动能耗散主要出现在叶片及其吸力面侧,而在进、出口能量耗散较小。流体流过连接柱之后,方案二的圆周速度和绝对速度圆周分量均小于方案一,表明了圆盘泵实际运行过程中,连接柱对出口流动的阻碍作用产生的损失大于其带来的能量,导致方案二的扬程低于方案一。两种方案的计算结果与试验结果变化趋势一致,同时两种方案之间的差异较小,如果仅考虑快速计算圆盘泵性能,方案一在模型处理上更简单高效。如果要获得更全面准确的内部流动信息,方案二的内部流动情况更接近实际情况。

大型水轮发电机组推力轴承油膜特性分析

以渔子溪电站水轮机组为例,应用ARMD软件,通过改变镜板的转速、所受的轴向推力大小,得到推力轴承的油膜压力、油膜剪应力、油膜刚度和阻尼等的变化规律。结果表明推力轴承的油膜压力、油膜剪应力、油膜刚度和阻尼均随着轴向推力的增大而增大;随着镜板转速的增大而增大,在飞逸转速附近均急剧增大。

带转轮泵的顶盖取水装置流动特性研究

为研究带转轮泵的顶盖取水装置取水装置的内部流动特性,以渔子溪电站水轮发电机组的顶盖取水装置为例,针对其额定运行工况,采用基于有限元的有限体积法,结合CFD软件平台,对取水装置内部的流场分布和主轴密封真空度进行了数值计算,并将部分计算结果与现场测量数据进行对比,验证了数值计算方法的可靠性。在此基础上,针对变转速和变流量工况,分析了该取水装置的主轴密封真空度,转轮泵的扬程、轴功率和效率等的变化规律。结果表明,如果要保证主轴密封内全域无水运行,对于渔子溪电站,水轮机转轮上止漏环密封出口处的压力要小于推荐值(约为0.55 MPa);计算同时发现,转轮泵扬程随转速变大而变大,而随流量变大而变小,其流动损失较大,水力效率较低。

基于流固耦合的主油泵转子结构分析

根据1000 MW汽轮发电机组油系统的主油泵优化设计要求,建立主油泵转动部件的流固耦合力学模型。针对其典型运行工况采用ANSYS Workbench软件进行转子静力学和动力学的流固耦合分析,计算分析出主油泵转子的应力和变形等静力学特性、及固有频率和临界转速等模态特性。通过主油泵转子的最大变形、最大应力、及多阶模态特性分析,来评估高压、高转速工作的主油泵转动部件的安全性。

映秀湾水轮发电机组转动轴系的振动特性分析

根据映秀湾水轮发电机组转动轴系的安全运行要求,建立机组轴系的动力学分析模型,针对其正常运行工况和飞逸工况采用商用软件进行转动轴系的动力学分析,分析计算其弯振、扭振和竖振的固有频率和临界转速等模态特性。通过和机组转动轴系正常运转及飞逸工况特性的分析比较,来评估该机组轴系的运行可靠性。

大型水轮发电机组转动部件的振动特性分析

结合映秀湾水轮发电机组转动部件的安全运行要求,建立其转动部件的动力学分析模型,针对其正常运行工况和飞逸工况采用商用软件进行转动部件的振动特性分析,分析计算发电机组转动部件的弯振、扭振和竖振的固有频率和临界转速等模态特性。通过和机组转动部件运转特性的比较和分析,来评估水轮发电机组转动部件的运行可靠性。

采暖回水管道用能量回收涡轮的设计

结合某采暖系统中能量回收涡轮的设计,基于三元流动理论,设计出一种水力性能较高的管道涡轮;并采用数值计算方法,分析了流量、转速等对涡轮外特性的影响;最后将设计的涡轮在试验台上进行试验,获得了转速、输出功率与流量的关系曲线。数值计算和试验结果表明:所设计的涡轮满足设计要求。同时发现,涡轮的流量和轴功率。

某微型子午加速斜流风扇的设计及流动特性

为获得满足设计要求的微型风扇,基于响应面优化方法,采用CFX模拟平台,运用SST k-ω湍流模型对轴流风扇进行偏向小流量优化设计,得到合适的子午加速斜流风扇复合结构,并对该风扇的流动特性进行研究。结果表明:在设计流量处,该斜流风扇比原轴流风扇出口静压提高了9%,叶轮轴向长度缩短30%;该风扇出口静压曲线比较平滑,变流量性能好;高效率区域在设计流量附近;由于存在斜流和子午加速斜流的复合结构,叶片表面静压分布具有明显的前后分段情况。

多功能会议室空调系统的数值模拟

应用FLUENT软件对一多功能会议室空调系统分别用全新风送风与二次回风送风两种送风方式进行了数值模拟。分析和比较了送风速度、送风温度、室内结构参数等因素对室内温度场和速度场的影响。模拟结果表明,采用全新风送风系统与采用二次回风系统相比,空气品质和热舒适性更好。

涡轮叶片逆向建模与特征参数提取

为了在已有涡轮叶片实物基础上进行再创新设计,采用激光扫描仪对涡轮叶片进行数字化扫描,提出了在三维测量得到涡轮叶片点云数据的基础上,准确进行逆向建模、反求几何参数和提取气动特征参数的逆向设计方法.根据涡轮叶片的几何参数反求和提取气动特征参数要求,基于获取涡轮叶片的截面点云图,用五次多项式曲线拟合叶盆和叶背,并用圆弧逼近叶形前后缘.基于该方法,采用Matlab软件对涡轮截面线点云进行拟合,反求得到了叶身型线方程,拟合偏差控制在[-0.01 mm,0.01 mm]之内,能够获得准确的叶片截面型线和气动特征参数.

轴流式水轮机叶片曲面重构技术

详细讨论了散乱点云数据采集、点云数据的预处理、点云三角化、采用NURBS为基础的曲面重构方法以及曲面光顺与精度检测等方面内容,为具有自由曲面特征的叶片类部件提供了曲面重构流程.针对基于散乱数据的轴流式水轮机叶片外形曲面重构问题,在阐述模型重构过程基本理论的基础上,根据曲面特征进行区域分块,提出了基于流线和轴面截线构造矩形域曲面片的方法,获得了符合设计要求的叶片实体模型.研究结果表明:该方法重构的数字化模型具有良好的光顺性和精确性,为后续作业奠定了基础,为逆向工程技术应用于流体机械行业提供了客观依据.

双吸离心泵中叶轮轴向窜动对水力性能影响分析

叶轮和泵腔的相对位置在双吸离心泵能量转换中有着不可忽略的作用,对泵的性能有着至关重要的影响。在保证某离心泵基本参数不变的情况下,改变叶轮在泵腔中的轴向位置,通过数值模拟,分析叶轮轴向窜动对其水力性能的影响。结果表明:随着叶轮轴向偏移距离的增加,该离心泵的扬程、轴功率逐渐降低,效率略有降低。

基于响应面法的水轮机组转轮泵优化设计

以效率、轴功率和扬程为目标函数,建立了基于试验设计和响应面近似的水轮机组转轮泵叶轮优化模型,采用Plackett-Bunnan进行试验设计,并根据结构参数对目标函数的影响程度不同将其划分为3个因素等级;用正交试验法确定显著因素的设计中心点;最后由Box—Behnken设计和响应面分析确定各结构参数的设计最优点。以CFD计算为基础,共进行17次试验,构造了转轮泵叶轮的结构参数与目标函数的响应曲面,分析了结构参数间的交互效应,对最优设计点进行了CFD计算,CFD计算值与响应面拟合预测值吻合,且较优化前的模型在性能上有明显改善。

基于UG平台的离心泵叶片的三维几何建模及优化

研究基于UG软件的强大建模功能和曲面编辑功能,采用NURBS方法建立离心泵叶片的空间样条曲线,并应用类流线的方法对叶片进行优化,使叶片在保持原有形状的基础上更为光滑,对叶片进行几何造型。本研究为离心泵的CFD分析和性能预测提供了准确的几何物理模型。

考虑轴承及密封的水电机组轴系特性分析

水轮发电机组轴系的转子动力学特性对机组振动特性和稳定性有很大的影响。基于弹性支承的刚性转子模型,并在充分考虑轴承油膜动力特性和转轮密封处的刚度和阻尼作用下,模拟在实际运行条件下的上、下导轴承,水导轴承及考虑转轮密封处的等效刚度和阻尼,对某高水头混流式机组轴系的弯振、扭振及轴系的稳定性3个方面进行计算分析。计算得到机组在额定转速和飞逸转速运行时的临界转速及对数衰减和临界阻尼比,客观地反映描述了机组运行过程中的轴系特性。

轴流风机叶片反求与特征参数提取

利用三维激光扫描仪测量得到风机叶片的三维点云数据,结合逆向工程设计理论与方法,对轴流风机叶片进行逆向建模,并反求出了叶片的几何参数和提取其动特性参数。根据轴流风机叶片特点,将风机叶片点云数据切片得到截面曲线,基于三次样条插值理论利用Matlab软件对截面曲线的叶盆和叶背进行拟合,用圆弧逼近叶型的前后缘,并基于二维草图约束技术对各截面曲线进行几何特征约束,最终反求得到了风机叶片模型,并提取得到了叶片的特征参数。结果表明,该方法能够快速、准确构造出风机叶片曲面,并提取到叶片的相关特征参数,为逆向工程中快速重构模型提供了方法。

离心泵叶片的三维造型及优化

利用NURBS方法对离心泵叶片进行建模,建立了离心泵叶片的空间样条曲线,并应用类流线方法对叶片进行优化,使叶片在保持原有形状的基础上更为光滑。结果表明,利用该方法建立的模型,可以真实完整地反映叶片的形状,优化后的叶片表面的褶皱和凹凸消失,为叶片的性能分析、数控加工等工作提供了方便。