φ175 mm涡轮钻具叶片型线结构参数优化研究

以φ175 mm涡轮钻具为研究对象,研究了不同叶片型线结构参数对涡轮钻具效率及扭矩的影响。基于五次多项式理论和计算流体力学基本原理,开展了涡轮钻具水力性能仿真分析;结合正交试验法和响应面优化法,研究了叶片的前缘和后缘半径、前缘和后缘楔角、进口和出口结构角对涡轮钻具效率和扭矩的影响程度,并通过对极差分析,确定以入口结构角、出口结构角和后缘楔角为影响因素,以效率和扭矩最大化为目标,进行响应面优化;通过响应面法建立了叶片结构参数与扭矩和效率的回归方程,得到了涡轮钻具优化后的工作效率和扭矩。研究结果表明:影响效率的主要因素是出口结构角、后缘楔角和后缘半径;影响扭矩的主要因素是出口结构角、入口结构角和后缘楔角;优化后的涡轮钻具其扭矩提高了42.6%,效率提高了2.4%。研究结果可为涡轮钻具叶片型线结构的参数设计和优化提供理论支持。

基于多视数据重构损失标定的叶片型面光学检测

航发叶片型面检测是保证叶片加工质量、工作性能和使用寿命的关键环节。对此,该文开发一套基于线激光器的叶片型面检测平台;在完成线激光器与叶片相对位姿校准及Z向测量基准建立基础上,实现叶片型面特定截面处型线数据的多视采集;提出一种基于多视数据重构损失标定回转中心的型线重构方法。以两种典型燃气轮机导向叶片为检测对象,所提出方法获取的检测数据与三坐标测量机检测数据的对比结果表明,轮廓度检测平均绝对偏差在0.022 mm以内,最大标准偏差为0.0186 mm,最大RMS估计为0.0251 mm;特征参数检测最大偏差为0.0401mm。实验结果验证了所提出方法面向叶片型面检测的可行性。

叶片型线与离心泵性能优化的研究

以某型离心泵为研究对象,研究了叶片出口边倾角与某型离心泵性能的关系以及叶片包角对某型离心泵性能的影响。在所有外在条件保持不变的前提下,设定相应的叶片出口边倾角;通过实验对比不同叶片出口边倾角下的叶轮性能,得到某型离心泵的最佳叶片出口边倾角为76°。在保持最佳叶片出口边倾角的前提下,选择不同的叶片包角来设计相应的叶轮,最终经过实验对比分析得出:在最佳叶片出口边倾角为76°的前提下,当叶片包角为195°时,可以使某型离心泵性能最高,比其他叶片包角设计的叶轮性能高3%左右。

离心泵无分离条件下叶片型线方程研究

通过对压力面边界层分离条件的分析得出叶片型线方程并给出计算实例。着重强调在离心泵设计时除了重视叶轮出入口参数的选择之外,更不能忽略叶片曲度对微观流动即边界层流动的影响。叶片型线的选择应满足边界层不分离条件及由欧拉方程——泵的基本方程所确定的理论扬程条件。

基于贝赛尔曲线和粒子群算法的涡轮叶片型线参数化建模

建立涡轮叶片型线的参数化模型是进行叶片设计优化的前提和关键。基于三次贝赛尔曲线,充分利用叶片的基本几何参数,详细地推导了叶片型线方程,建立了涡轮叶片型线的参数化模型。基于建立的参数化模型,采用粒子群优化算法来重构实际涡轮叶片型线,给出了具体计算步骤。结果表明:建立的参数化叶片模型光滑性质量高,且具有很好的形状控制能力,可以快速地修改设计参数并再生模型。基于粒子群优化算法重构叶型的方法可以快速准确地重构实际涡轮叶片型线,为涡轮叶片叶型的设计优化奠定了重要基础。

任意缸体旋叶式压缩机的叶片型线设计理论研究及应用

与缸体内壁相接触的叶片头部形状是旋叶式压缩机设计的关键之一。应用微分几何理论,研究出与各设计基本参数紧密相关、与缸体型线相匹配的叶片型线设计方法,从理论上保证旋叶式压缩机的运行可靠性,为实现高效压缩的旋叶式压缩机设计提供计算依据,拓宽设计理论。计算机仿真与试验表明,由设计理论获得的叶片具有很好的啮合特性,完全消除了'尖点滑移'和局部磨损现象,具有均匀相对滑动;型线的形状保证叶片头部与缸体内壁的运行可靠性;叶片头部具有最简单的型线形状,易于机械加工制造;与主型线光滑连接的前、后过渡修正圆弧,使叶片与缸体内壁啮合时,不成刀刃状,且利于形成油膜,改进润滑状况,同时降低缸体、转子及转子叶片和叶片槽的加工和装配精度要求。

变螺距螺旋离心泵叶片型线参数方程的分析

分析了变螺距螺旋线的一般方程,根据固液两相流在螺旋离心泵叶轮内轴向速度非等速的运动特征,以及螺旋离心泵的结构特征,推导了螺旋离心泵的变螺距叶片型线方程。该方程避免了螺旋离心泵一元设计理论对设计经验的依赖性和叶轮轴面流线分点的复杂性,同时对该类型泵的计算机辅助设计、内部流场的数值模拟以及泵的性能改善有着重要意义。

叶片型线对离心风机气动性能影响试验研究与叶轮流场计算

对4台不同的叶片型线风机的气动性能进行了对比试验;对叶轮S1和S2流面进行了流场计算;分析了不同叶片型线叶轮对风机的最高压力点、最佳工况点、压力曲线形状及效率的影响,同时探讨了风机不同叶片型线的工程实用价值。

径向间隙及叶片型线对液环泵性能影响的分析

采用欧拉气液两相流动模型对液环真空泵内部三维非稳态气液两相流动进行数值模拟,通过数值模拟研究叶轮与壳体间的径向间隙及叶片型线对液环泵性能的影响,分析了液环泵内液相能量转换的规律,分析了前弯、后弯及直叶片不同叶片型线液环泵性能曲线,分析了叶轮径向间隙对液环泵性能的影响。数值模拟结果表明后弯叶片、径向直叶片和前弯叶片下液环泵的极限真空度和最大流量依次递增;随着叶轮径向间隙的减小,液环泵的极限真空度和最大流量逐渐增大。为液环泵的性能优化研究提供了理论依据。

整体叶盘叶片型面CMM测量路径规划技术

由于整体叶盘结构复杂,叶片型面为复杂自由曲面,扭曲度大,加工精度要求高,相邻叶片之间的通道深而窄、开敞性差,因此造成整体叶盘制造相对单叶片困难,相应也为其测量增加了难度。测量机对叶盘型面进行测量,首先要进行路径规划,路径规划的好坏决定CMM测量的效率和有效性。

离心泵无分离条件下叶片型线对比试验

在离心泵测试用的开式实验台上,通过对原型泵和分离型叶片离心泵对比实验的测试数据的分析与处理,验证了无分离条件下叶片型线(流线型叶片)的水力效率高于产生边界层分离时的叶片型线的水力效率。通过实验,分析了由流体在叶片近壁表面产生的边界层分离而对压差阻力所造成的影响以及对离心泵的动力性能所造成的危害。指出在叶片型线的设计过程中,获得无分离条件下叶片型线对改善泵的性能,提高其水力效率是非常有意义的。

叶片型面双出口孔射流冷却效率试验研究

将单入口-双出口孔分别布置在叶片型面压力面和吸力面进行试验,研究了吹风比分别为1.0,1.5和2.0时,气膜孔下游气膜冷却特性。结果表明:吸力面吹风比为1.5时冷却效率最大,吹风比为1.0时冷却效率最小,沿流向冷却效率降幅随吹风比增加而减小;压力面冷却效率分布较为复杂,气膜孔出口附近吹风比为1.0时冷却效率最高,下游较远处吹风比为2.0时冷却效率最大,吹风比为1.0时冷却效率最小,沿流向不同吹风比下的冷却效率变化规律不同。

复合式叶片型面测量系统的误差分析与补偿

针对具有复杂型面的叶片类零件检测中所面临的数字化测量问题,提出了一种复合式的测量原理与方法。分别采用接触式的电感原理和非接触式的激光三角原理测量叶片的叶根基准以及叶身型面,并基于此原理设计研制了叶片型面四坐标测量系统。研究中结合该系统的机械结构特征,对影响其测量精度的各项几何误差进行了系统的分析,并提出了基于激光干涉测量的误差提取与补偿方法。实验结果表明,应用提出的误差分析与补偿方法可有效获取叶片型面四坐标测量系统的几何误差并显著提高其测量精度。

开式整体叶盘叶片型面数控抛光编程技术

为了实现整体叶盘叶片型面数控抛光,针对五坐标数控抛光机,研究开式整体叶盘叶片型面数控抛光轨迹规划与编程技术。通过分析多坐标数控抛光系统结构及开式整体叶盘抛光工艺方法,提出面向抛光加工的路径规划方法,选择分段直纹面拟合逼近叶片型面,利用分段直纹面的直母线直接生成刀位轨迹。最后进行了数控抛光实验验证,实现了整体叶盘叶片型面抛光的机械化和自动化,极大地提高了整体叶盘的抛光效率,为航空发动机整体叶盘的使用性能和安全可靠性提供了保障。

基于变倾角叶片型线方程的螺旋离心泵轴面速度确定

根据固液两相流在螺旋离心泵叶轮内通过螺旋段和离心段的不同运动特性,以及螺旋离心泵的结构特征,推导了螺旋离心泵的变倾角叶片型线方程。该方程避免了螺旋离心泵一元设计理论对设计经验的依赖性和叶轮轴面流线分点的复杂性,可通过改变型线方程中的参数来改变流体从轴向至径向过渡时液流的轴面速度分布,从而找到最佳的轴面速度分布,对该类型泵的计算机辅助设计、内部流场数值模拟以及泵性能改善有重要意义。

基于CMM测量的航空发动机叶片型面误差分离技术

针对三坐标测量机检测叶片型面数据处理的关键问题，提出一种叶片型面误差分离方法。采用等高法测量叶片，给出了叶片型面公差评估指标的计算方法和误差分离的原则与步骤。在数据处理时采用最小区域法对测量点和理论截面轮廓线对应点进行匹配，建立了匹配目标函数，采用DFP变尺度算法对其求解，并通过第2次匹配消除建立坐标系误差的影响，以分离出叶片型面线轮廓度误差、扭转误差和位置度误差来判定叶片型面误差是否合格。最后通过实例证明了该方法的实用性和有效性。

叶片型面砂带磨削技术的现状和发展趋势

叙述了国內外叶片型面砂带磨削的各种技术,分析了一些叶片材料的砂带磨削性能,并介绍了一些典型的叶片砂带磨床。

中浓浆泵湍流发生器叶片型线设计研究

湍流发生器是离心式中浓纸浆泵的关键部件,其作用是使纸浆实现流体化并进行气液分离。本文提出一种采用等螺距和变螺距相结合的叶片型线的湍流发生器,推导了其型线方程。为了验证新设计叶片型线湍流发生器的性能,设计了4种不同叶片型线的湍流发生器。基于CFX软件,采用Eeulerian气液两相流模型和RNG k-ε湍流模型,模拟了不同叶片型线的湍流发生器中浓纸浆悬浮液的三维流场,预测了水力性能和气液分离效果,分析了不同叶片型线对湍流发生器性能的影响。结果表明,采用等螺距和变螺距相结合的叶片型线的湍流发生器具有较好的水力性能和气液分离效果。该模型在生产实际中得到了应用。

航空压气机叶片型面在线激光测量系统设计

针对航空压气机叶片型面在线测量这一难题 ,提出叶片型面在线激光测量方案 ,并就系统构型确定、基于构件的测量软件开发、分布式并行测量模式设计等关键性问题进行深入研究。该方案在BLM0 0 1样机上得到实现 ,并在生产中得到应用。

数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面的研究

为解决整体叶轮叶片型面的精加工难题 ,进行了五轴联动数控展成电解磨削的基础研究。根据数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面这一加工方法的特点 ,在分析了数控展成电解磨床的结构与运动的基础上 ,介绍了经济型多轴数控系统及其联动控制方法 ,建立了电解磨削非平行直纹展成曲面的数学模型 ,开发了五轴联动数控展成电解磨削自动数控编程系统 ,对航空发动机整体叶轮的叶片型面进行了电解磨削的工艺试验。结果表明 ,数控展成电解磨削工艺的加工精度和表面粗糙度可满足整体叶轮的技术要求。