健康红细胞在稳态下的应力应变分析

红细胞的力学性能能够反映人体的健康状况,被广泛应用于医学和生物研究领域。细胞粘弹性双层膜赋予其几何结构穿梭毛细血管的能力。为探究载荷与细胞变形之间的对应关系,搭建三维有限元红细胞模型,引入材料属性和数学约束量化应力-应变曲线,针对具体物理场调整和简化模型,满足准确性的同时提高计算效率。研究稳定运动状态下的细胞,排除多物理场对单一力学性能的综合影响,准确获取变形指数与载荷的关系。同时,为非稳态问题的研究提供了一定范围内的解决方法和参考价值。结果表明:静力拉伸下,载荷方向与细胞对称轴垂直,变形指数DI≤2时,细胞骨架网络的剪切硬化行为可以忽略;稳态剪切流动下,载荷方向与细胞对称轴平行,变形指数DI~*≤0.3时,细胞呈降落伞式的运动形态,与实验结果吻合。变形指数为红细胞二维模型在非稳态问题中的应用提供了有效依据。

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。

CFD法设计轴流式油气混输泵初探

选用标准的K -ε紊流模型 ,利用先进的CFD软件FLUENT及其预处理软件GAMBIT ,模拟了轴流式油气混输泵样机的叶轮及混流器内的三维紊流场 ,依据分析结果对叶轮及混流器相关的几何参数进行了优化 ,并对模型的选择、三维建模、网格划分、计算分析和试验结果作了介绍。

动叶片重叠系数对油气混输泵输气性能的影响

利用Fluent流场模拟软件,通过对轴流式油气混输泵不同的动叶片重叠系数下不同含气率进行流场模拟,得出其动叶、静叶压力场及速度分布,进而得到不同工况下整机效率及扬程曲线.经分析动叶片重叠系数m>1的整机效率明显高于m=1的整机效率.两者的相对扬程都随着含气率的增大而降低,在相同的含气率下,重叠系数m>1的相对扬程大于m=1的相对扬程,在相对扬程相同时,m>1的含气率大于m=1的含气率.由此表明选用重叠系数大于1时可以提高整机性能.

正交设计与神经网络相结合的混输泵优化设计

以自主研制的第三代YQH-100气液混输泵增压单元为优化对象,采用正交实验设计方法设计优化方案,以提高混输泵效率为最终优化目标进行优化设计.利用Fluent软件对部分实验方案进行数值计算,预测混输泵的相对扬程和效率.针对数值模拟计算量大等问题,分别采用BP神经网络及粒子群优化BP神经网络,建立目标函数与优化变量间的复杂响应关系.预测结果表明,粒子群优化的BP神经网络较BP神经网络预测性能有较大的提高.采用模糊偏好信息的多属性决策方法对所有实验方案进行评价选优,优化后的混输泵较优化前相对扬程提高了0.81%,效率提高了0.77%.

叶片数变化对油气混输泵性能影响的研究

应用油气混输泵作为油气集输的核心部件具有降低井口回压、增加油气产量、降低工程投资及运行费用、方便生产管理等优点。本文运用计算流体动力学(CFD)软件——基于k-ε紊流模型、MIXTURE两相流模型及SIMPLE算法对YQH—100型轴流式油气混输泵在不同含气率下的内部流场进行了三维数值模拟,研究了叶片数变化对轴流泵性能的影响。结果表明:叶片数的变化对油气混输泵的效率影响并不大,适当增加叶片数可以降低叶轮比转速,提高扬程。研究结果对设计人员具有一定参考价值。

油气混输泵叶片参数匹配的优化

在现代石油开采领域多相混输技术已经成为一种新的趋势。多相泵是此技术中的主要设备,其设计方法主要结合轴流泵及压缩机的设计理论。本文在原YQH-100型油气混输泵的叶轮基础上,改变叶片数优化叶轮,并在F luent中对流场进行模拟,结果证明:叶片数为4时,动叶轮性能较佳,为以后设计提供有益的参考。

多级油气混输泵轴向间隙变化对其性能的影响

以自主研发的YQH-100型多级油气混输泵为研究对象,采用Mixture模型,选用标准k-ε湍流模型,速度压力耦合采用simplic算法,对混输泵3种不同轴向间隙下,分别在0,10%,30%,50%,70%共5种含气率情况下进行了数值模拟。得到了耦合面上的压力分布云图,绘制了不同间隙变化下混输泵扬程、效率随含气率变化的曲线。结果表明间隙呈递增趋势变化下的扬程、效率都高于其他两组。

翼型选择对油气混输泵性能的影响

基于第二代YQH-100油气混输泵叶轮的基本参数,对叶轮的翼型参数进行了优化设计。使用三维软件对动叶片进行三维造型,以Fluent软件进行流场模拟。从翼型形式的选择、翼型最大厚度相对弦长位置变化等方面入手,选择更适合于油气混输泵工作的翼型。结果表明,最大厚度位于弦长50%处的791翼型性能最优。

核电站三级循环混流泵的三维湍流数值模拟

针对某在建核电站三级循环给水混流泵在多工况下高效率运行的要求,基于雷诺时均N-S方程、标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对叶轮及蜗壳内部流场进行数值模拟,并预测其性能曲线.在清水实验台上进行性能测试,实验结果表明数值计算与试验结果吻合较好,但数值模拟和试验结果均显示该样机效率不达标,可以通过增大蜗壳断面面积以及减小叶片进口冲角进一步提高整机效率.

混输泵半螺旋形吸入室不同含气率下的速度分析

利用CFD模拟分析软件———STAR-CD,对油气混输泵半螺旋形吸入室在不同含气率下的流场进行了三维模拟分析。模拟结果显示流场速度变化较为均匀,表明这种半螺旋形吸入室作为混输泵的吸入室是合适的,只是在隔舌处会发生漩涡,出现气体滞留现象,并与流速大小和气体的含气量有关。根据分析结果,增大了隔舌处的圆弧半径,减小了出口端隔舌的厚度。样机试验表明,泵效率和含气率均明显提高,说明措施有效。

100-YQH油气混输泵的研制及试验研究

油气混输泵的研究越来越受到人们的重视。在海神泵的基础上,本课题组自行研制了100-YQH油气混输泵,并对泵及泵的压水室第八段面进行试验;依据试验结果,绘制了相应的曲线。结果表明:该油气混输泵输送介质含气率较高,达到预期设计的效果,为进一步设计提供了参考依据。

导叶叶片数对气液混输泵性能的影响

以自主研制的第三代YQH-100气液混输泵为研究对象,利用Fluent流场模拟软件进行数值模拟.通过对叶片式气液混输泵不同导叶叶片数及不同含气率时的流场进行数值模拟,得出混输泵叶轮、导叶压力场及速度分布,进而得到不同工况下整机效率及相对扬程曲线.经分析在不同含气率下,各导叶叶片数的效率及相对扬程均随着含气率的增大而降低;在相同含气率下,导叶叶片数为13时整机效率明显高于其他2种情况的整机效率,相对扬程也是在导叶叶片数为13时最大,且9叶片数情况要稍好于15叶片数情况.由此表明选用导叶叶片数为13时可以提高气液混输泵的整机性能.

轴流式油气混输泵叶片的三维建模

介绍了油气混输泵在油田中的应用及其在国内外研究状况与发展趋势.阐述了混输泵输送高含气量气液混合物的关键是要对混输泵的过流部件,尤其是叶轮及导叶进行优化,以保持气液两相的均质性,防止输送介质在流道内的分离.结合轴流泵与轴流式压缩机的设计理论,运用轴流泵设计的方法,充分考虑轴流泵和轴流压缩机动静叶组合方式,设计了四组动叶转轮.通过坐标转化,将二维叶片转化到三维空间坐标中,采用三维建模软件Pro/E建立了三维实体模型.结果表明,应用Pro/E对压缩级进行完整的三维几何建模,能够较正确地表达出叶片形状,生成理想的三维实体模型.

导叶叶片出口安放角对混输泵性能的影响

为了探讨研究出混输泵整体性能最优时的导叶叶片出口安放角值,以自主研制的第三代YQH-100气液混输泵为研究对象,利用Fluent软件中的多体坐标系、标准k-ε模型、Mixture模型及SIMPLE算法,对混输泵导叶叶片出口安放角分别为60°、70°、80°、90°的4种情况,气体体积含气率分别为0、10%～90%的10种工况下进行三维流场数值模拟,绘制混输泵相对扬程、效率随含气率变化曲线.结果表明,导叶叶片出口安放角大小对前级动叶压力面和下级动叶吸力面的流动影响较大;混输泵导叶叶片出口安放角为60°时混输泵整体性能最优.

导叶叶片数对轴流式油气混输泵内部非定常流场的影响

为了阐明导叶叶片数对轴流式油气混输泵内部非定常流场的影响,基于Mixture模型的两相流理论,湍流模型采用SST模型,以自主研制的YQH-100油气混输泵为研究对象,对油气混输泵不同导叶叶片数及不同含气率时的内部非定常流场进行了数值计算。结果表明:随着导叶叶片数的增加,油气混输泵的扬程下降趋势逐渐变缓,其最大差值为7.9%;油气混输泵的效率在含气率为0时先升高后降低,在含气率为0.5时逐渐升高,其最大差值为3.7%。对监测点压力脉动的变化分析表明,含气率为0.5时,监测点压力脉动的幅值更大。随着导叶叶片数的增加,导叶流道内压力脉动的变化更明显,压力脉动幅值的衰减变缓,叶频压力脉动的幅值逐渐减小。研究结果为导叶叶片数为9时,油气混输泵内非定常流动特性更好,由二级叶轮气相分布也能反映出混输泵的运行更稳定。

混输泵动静叶间距对混输泵性能的影响

以自主研制的第3代YQH-100气液混输泵为研究对象,利用FLUENT软件中的多体坐标系、标准κ-ε模型、Mixture模型及SIMPLE算法,对混输泵动静叶间距分别为0.05D,0.075D,0.1D,气体体积含气率(%)分别为0,10,20,30,40,50,60,70,80,90的工况下进行三维流场数值模拟,并绘制了混输泵相对扬程、效率随含气率变化的曲线。结果表明,动静叶间距对混输泵性能影响不大,当混输泵动静叶间隙为0.1D时混输泵性能稍最优于其他两种情况。

基于流固耦合的轴流泵叶片结构分析

为了准确分析YQH-100油气混输泵的叶片所受应力分布情况,运用Fluent软件与ANSYS软件协同仿真的方法对油气混输泵单级压缩级流道进行三维流动计算,将Fluent流场数据通过Workbench流固耦合技术传输给叶轮结构,再对叶轮叶片进行应力分析,通过数值分析确定叶片的应力及变形集中区域,得出叶片的应力及变形分布规律,并且可以看出运用流固耦合和不运用流固耦合时含气率对扬程和效率有较小的影响.

轴流式油气混输泵内部的CFD分析及优化设计

基于标准的K ε紊流模型 ,利用CFD软件FLUENT及其预处理软件GAMBIT ,模拟了轴流式油气混输泵的叶轮及混流器内的三维紊流场 ,依据三维紊流场的预测结果优化叶轮及混流器相关的几何参数。实验表明 。

混输泵半螺旋形吸入室不同含气率的气相分布

利用CFD模拟计算软件,对轴流式油气混输泵半螺旋形吸入室在不同含气率时的流场进行了模拟分析,得出了各含气量时的气相分布规律,分析了气体积聚和旋涡形成的原因。根据分析结果,加大了吸入室从径向转向轴向时过渡区的断面面积和圆弧半径;增大了隔舌处的过渡圆弧,减小了出口端隔舌的厚度。样机试验表明,泵效率和含气率均明显提高,说明采取的措施是有效的。