基于CFD的液压阻尼器低速特性仿真分析

以液压阻尼器结构特点为基础,采用预留液体间隙层方法模拟阻尼器的内部泄漏,建立了具有较高精度的阻尼器流体网格模型,应用计算流体动力学(CFD)数值方法对其进行了仿真分析,获得了阻尼器低速特性以及内流场规律。测试结果验证了CFD仿真分析的准确性。

铁道车辆液压减振器低速特性的CFD仿真

机车车辆液压减振器对车辆的平稳性与动力性能有着非常重要的影响,减振器性能的好坏通过其阻尼特性反映出来。以高速重载列车某型号一系垂向减振器为研究对象,利用Pro/E建立减振器内部流场三维模型,用ANSYS ICEM与STAR-CD软件联合划分六面体网格,运用流体动网格技术在ANSYS CFX流体仿真分析软件中得出低速情况下精度较高的示功图。仿真结果与理论值接近,为铁道机车车辆减震器的优化设计提供了一种快速有效的方法。

基于CFD数值模拟的洗衣机排水泵优化

针对目前市场洗衣机排水泵效率低下的问题,采用CFD模拟仿真技术,运用正交实验的分析方法对额定流量20L/m in、额定扬程1.25 m的洗衣机排水泵进行数值模拟仿真分析;得到了洗衣机排水泵在额定扬程,额定流量大体相同时的水力效率提升、各点位的速度及压力分布特点;研究结果表明,优化前后额定扬程额定流量大体相同时,排水泵出口回流减少,效率提高了5.95%。

工作油液温度对液力变矩器性能影响计算流体力学分析及试验研究

采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真分析和台架试验手段相结合的方法,分析工作油液温度对变矩器原始特性参数(变矩比k、能容系数λ和效率η)、泵轮所受转矩Tp和涡轮所受转矩Tt的影响。由于工作油液温度主要影响油液的密度和黏度,所以采用CFD仿真分析方法研究单变量变化情况下,工作油液密度和黏度分别对液力变矩器性能的影响。结果表明,工作油液温度对变矩器性能影响体现在油液密度和黏度耦合交互的综合影响,并且黏度影响起主导作用;随着工作油液密度的减小,λ、k和η不受影响,Tp和Tt逐渐减小。随着工作油液黏度的减小,Tp、Tt、λ、k和η均逐渐增加;随着变矩器工作温度的增加,工作油液黏度和密度均有所减小,Tp和λ逐渐下降,Tt变化很小,k和η有所提高。因此,在不影响密封件密封要求及油液寿命的前提下,应尽量提高液力变矩器工作油液温度,可以改善其工作性能。

小型混流式水泵水轮机水力设计

采用二元理论结合螺旋势流设计了混流式水泵水轮机,并利用Pro/ENGINEER建立三维几何模型。通过对不同曲率导叶的CFD数值模拟计算,分别得到水泵工况和水轮机工况下的流场流线图、速度图以及压力图,证实标准导叶更适用于混流可逆式机组。效率估算结果显示,机组效率在水轮机工况达到85%,水泵工况达到88%,说明设计方法可行。

随钻测井用涡轮发电机叶轮组水力性能分析

采用CFD方法对某型随钻井下涡轮发电机叶轮组进行数值分析,计算叶片的水力特性,预测叶轮的输出性能。首先,提取叶轮模型的几何特征参数,采用CFD分析软件FINE/Turbo建立仿真模型,并对叶轮组进行全三维数值仿真模拟,得出静子叶片出口流动角和转子叶片进口流动角沿径向分布规律,以及转子叶片压力系数沿径向分布等水力特性参数。然后通过计算得到叶轮的输出功率、输出扭矩和效率等宏观特性参数,并解释了叶轮输出特性与叶片水力特性之间的关系。最后通过试验验证数值仿真叶轮的转速误差在6%以内。研究结果可为叶片改型和叶轮输出性能的改进提供参考。

油压减振器的特性分析

以一系垂向油压减振器为研究对象,从其自身结构与工作原理出发,结合对减振器内部流场的受力、流量分析的理论研究,基于MATLAB、ANSYS ICEM、STAR-CD与ANSYS CFX的软件平台,对减振器内部流场进行了CFD计算,得出了可以标识减振器性能的示功图与阻尼特性曲线,仿真结果与实验特性吻合,为减振器的性能测试提供了一种新手段。

液压系统动态分析方法改进研究

针对传统方法的不足,提出了一种改进的液压系统动态分析方法,并给出了分析流程图。以液压式冲压机液压系统为例,分析液压系统工作频率偏低原因,并从系统和元器件两方面提出改进方案。利用CFD软件对二位二通阀的内部流场进行分析,验证了其在系统中替换顺序阀的可行性;应用联合仿真技术,对液压系统改进后液压系统进行分析。分析结果表明:改进后液压系统工作频率有明显提高。

液压阻尼器结构的优化设计与仿真分析

针对传统液压阻尼器行程大、易卡死、可靠性低等问题,基于孔口流动原理,建立了船用液压阻尼器数学优化模型;通过求解得出了优化结果,完成了控制阀结构的优化设计。通过选取AMESim仿真软件建立了阻尼器及试验台仿真模型,通过优化设计与传统设计仿真结果的比较分析,验证了优化设计的可行性;将优化设计应用于试验样机,通过样机试验与仿真分析结果进行了比较,进一步验证了优化设计的有效性,同时找出了两者之间的差异,并对差异原因进行了分析;综合结构优化方法、仿真模型及样机试验,设计了满足要求的液压阻尼器。研究结果表明:优化后的液压阻尼器具有载荷范围大、体积小、不易卡死的特点,便于安装及维护,且具有较好的快速响应性。

端面密封式旋转阀结构对脉冲压力的影响

在复杂结构井的钻进工作中,水力振荡器能大幅降低井壁摩阻、提高机械钻速,脉冲压力发生单元是该工具的重要组成部件。采用CFD仿真技术基于端面密封式旋转阀系统的端面开口角α、开口圆弧内外径R和r及安装间隙h等3种结构参数对脉冲压力进行了数值模拟,研究了其结构参数对脉冲压力波形和幅值的影响规律,并应用回归分析的方法建立了脉冲压力与阀系过流面积之间的回归方程。结果表明:该阀系的结构参数及安装间隙通过改变液体在流道内的流通性,进而影响脉冲压力峰值和高压带宽范围,且基本不改变脉冲压力波形的变化规律;端面开口角α对高压脉冲宽度影响显著,开口圆弧内外径R和r对脉冲压力的极值影响较大,且会使脉冲压力曲线局部发生不规则波动;安装间隙h主要影响阀系高压幅值。提供了一种水力振荡器脉冲压力设计的经验公式,对水力振荡器的研究具有重要的参考及应用价值。

减振器叠加节流阀片非线性特性仿真分析

研究减振器节流阀系非线性特性优化问题。对减振器叠加节流阀系结构以及阻尼力分段特性进行分析,分别建立了减振器叠加阀系的固体力学模型和流体力学模型,利用adina软件的固体模块、流体模块及流固耦合模块进行流固耦合动态响应分析,得到了减振器叠加节流阀系的非线性节流特性、叠加节流阀片动态响应特性、减振器节流阀系流场特性。此方法克服了传统建模方法的缺陷,对减振器阀系优化设计以及特性分析具有实际参考价值。

2种凿岩机缓冲装置的分析与仿真

液压凿岩机的缓冲装置为吸收钎具反弹能量而设计,能够保护凿岩机并提高其工作可靠性。现有的缓冲装置分为单缓冲和双缓冲2种。对两者结构和工作原理进行了介绍,分过程建立了各自的数学模型。通过仿真分析,得到隔套和缓冲活塞一个周期内的位移曲线和速度曲线。比较两者的仿真曲线得出以下结论,双缓冲装置比单缓冲装置能在更短的时间、更小的位移内实现隔套和缓冲活塞的减速,并且复位终了时的末速度更小,所以缓冲效果更优。尽管在结构上稍有复杂,但双缓冲装置仍是大功率凿岩机的必然选择。

水布垭水电站水轮机的水力设计

针对水布垭水电站的实际特点 ,较详细地阐述了现代大型水轮机设计技术在工程的成功应用 ,结合先进的CFD流动仿真分析技术重点分析了水轮机转轮及通流部件的水力设计优化 .这种方法具有可靠性好的特点 ,大大缩短了大型水轮机的设计开发周期 ,并可准确地进行性能预测 。

自激式水力振荡器结构性能及其振动特性研究

自激式水力振荡器的肩距、劈距、回路宽度及侧壁夹角等结构性能参数是影响其振动特性的直接因素。为了明确结构性能参数对振荡器振动特性的影响规律,应用CFD数值模拟方法及单因素分析法研究了结构性能参数变化与振荡器振荡频率之间的关系,进而利用室内振动试验获得了不同排量下振荡器的冲击强度、振动位移及振动频率。研究结果表明:自激式水力振荡器的振荡频率与侧壁夹角呈开口向下的二次函数关系,且随着肩距的增大而减小,随着侧壁夹角的增大呈现出先增后减的趋势;劈距增大时其振荡频率基本保持不变,且振荡器仅在回路宽度4~5 mm范围内时发生振动;冲击强度、振动位移及振动频率随排量增大而增大,且振荡器内部的对称结构会导致拍振,能增强振荡效果,进而提高钻井效率。所得结论对自激式水力振荡器的设计及结构优化具有一定的指导意义。

高速列车减振器结构参数对性能的影响分析

减振器内部流道尺寸、节流阀的开启时刻、开阀速度和最大开度等参数是影响减振器性能的关键。为了研究相关参数对减振器阻尼特性的影响规律,以高速列车某型二系垂向减振器为研究对象,利用外部台架试验测量和内部流场三维动态仿真计算相结合的方法获得了不同参数下阻尼力的变化曲线,得到了常通孔尺寸、节流阀开阀时刻、开阀速度和最大开度对阻尼特性曲线的影响规律。在此基础上计算分析了减振器在不同运动速度下的外特性,获得了减振器运动速度与节流阀开启情况的关系,可为高速列车减振器的结构设计提供参考。

大型液压阻尼器仿真建模及静动态性能试验研究

液压阻尼器是一种对速度反应灵敏的振动控制装置,具有抗冲击和减振性能,被广泛使用在核电厂中来支撑主设备。大型液压阻尼器的正常运行对保证核电厂的安全运行有着重要意义。本研究借助(Advanced modeling environment for performing simulation of engineering systems)AMESim软件建立液压阻尼器的仿真模型并验证其准确性,针对阻尼器的不同工况开展仿真研究,以内泄漏为例对其进行故障模拟,并对阻尼器在正常工况、存在外泄漏工况、存在内泄漏工况、存在阻尼阀堵塞工况四种不同工况下的监测信号进行定性分析,得出其中的逻辑关系。为进一步的液压阻尼器故障诊断系统研究及实际应用提供理论基础和指引。

汽车减振器结构参数对性能的影响分析

对某型减振器进行三维流场仿真分析,与实验值作对比验证了模型的准确性,并利用建立的模型分析了减振器某些结构尺寸对其阻尼特性的影响。结果表明:随着活塞节流阀孔径、常通孔尺寸的增大,阻尼力减小,卸荷速度以及卸荷力减小;随着阀片组刚度的增大,开阀时刻延后,示功图面积增大;阀片刚度在一定范围内与阻尼力呈线性关系,超出一定范围非线性特性增强;弹簧对减振器阻尼力大小基本没有影响。

液力缓速器结构优化设计与仿真实验分析

液力缓速装置作为商用车重要的辅助制动单元已在重型商用运输车上得到广泛的应用。它可有效避免传统制动系统使车辆在行驶中因频繁制动而出现制动鼓开裂报废,以及由于频繁急刹、重刹产生磨擦热导致烧瓦而引发重大交通事故。基于流体输送机械工作原理,从简化缓速器结构、提高加工工艺和优化缓速器功能3个方面出发对液力缓速器进行正向研究;同时运用CFD理论,通过CFX工具对新型液力缓速装置的内流场、压力分布、湍动能等进行仿真分析,模拟分析得出新型液力缓速器叶片径向倾角最优结构并搭建实验台架进行实验验证,仿真与试验结果证明了新液力缓速装置对商用车工作的有效性、结构设计与优化的正确性,给出了新型液力缓速器叶片径向倾角设计方法,为以后进一步优化设计提供了方向。

高转速袋型阻尼密封泄漏的特性

采用有限元分析和计算流体动力学耦合数值分析方法(FEA/CFD),研究了考虑转子系统由于高速旋转造成转子径向伸长效应时袋型阻尼密封的泄漏特性和流场形态.计算了密封间隙为0.13mm时,袋型阻尼密封试验件在3种压比、3种转速下的泄漏量,并与试验值和不考虑转子伸长效应的CFD数值模拟结果进行了比较,验证了所采用的FEA/CFD数值方法的可靠性(误差小于1.3%)和高转速下考虑转子伸长的必要性.研究了6种压比、6种转速下密封间隙为0.25mm的袋型阻尼密封的流场和泄漏量,分析了压比和转速对袋型阻尼密封泄漏特性的影响规律.结果表明:当压比大于0.26时,随压比的减小,袋型阻尼密封泄漏量逐渐增大;当压比减小到一定值时(π<0.26),泄漏流体的马赫数在最后一个密封齿间隙处达到1.0,即发生了堵塞,此时泄漏量达到与密封进口总压相对应的最大值;在高转速下,考虑和不考虑转子半径的伸长,密封泄漏量均随转速的增大而减小;在转子面周向马赫数大于0.35时,需要考虑转子半径伸长对泄漏量的影响.

水轮机转轮结构与过机幼鱼受压强损伤相关性研究

大坝阻隔了洄游性鱼类的洄游通道,鱼类通过水轮机下行或误入水轮机流道将遭受水轮机流道复杂水动力特性及水轮机结构的影响,导致过机鱼体的损伤甚至死亡。为有效保护鱼类资源,本文在对大型轴流式水轮机进行全流道三维数值模拟的基础上,以鱼类受压强和压强梯度损伤阈值作为评价指标,对水轮机流道转轮叶片数目及转轮泄水锥尺寸进行降低幼鱼损伤概率的优化研究。研究结果表明,在满足水轮机出力要求的前提下,大型轴流式水轮机转轮叶片数目增多将增大下行幼鱼受压力及压力梯度损伤的概率,转轮泄水锥相对高度的减小将增加幼鱼受压力及压力梯度损伤的概率。该研究成果可为减小鱼体损伤的环境友好型水轮机优化设计提供参考。