复合叶轮出口角及分流叶片偏置对高速燃油泵性能的影响研究

为研究叶轮出口角以及分流叶片布置方式对高速超低比转速燃油泵扬程和效率的影响规律,选取复合叶轮的4个因素,叶片出口角β_(2)、叶片数z、分流叶片周向偏置度θ和偏转角α,基于正交试验设计法设计16组不同参数及结构的复合叶轮,对正交试验结果进行极差分析后得出各因素对扬程和效率的影响规律以及主次顺序,并最终得到高速燃油泵复合叶轮的最佳设计方案。其次,基于CFD数值模拟对常规无分流叶片设计方案与最佳设计方案进行外特性及流场分析,结果表明:最佳方案的扬程和效率在整个模拟工况内均有所提升,其中在实际工况Q为0.5 m~3/h下扬程较常规方案提高了10.4%,效率提高了4.8%。除此之外,最佳方案实际工况下的内流场压力分布与速度分布更加均匀,有效削弱了叶轮流道内的大尺度旋涡以及间隙泄漏对主流的干扰作用。

窄通道整体叶轮套料电解加工过程稳定性研究

等截面叶片整体叶轮广泛应用在航天及武器装备发动机上,套料电解加工在降低等截面叶片加工成本和提高加工效率方面具有显著优势。针对窄通道整体叶轮套料电解加工过程中存在的稳定性问题,创新设计了复合阴极和封闭式流场工装夹具,据此开展了电解加工验证试验。试验结果表明,复合阴极能有效解决叶顶圆和叶根圆叶片间距差异大带来的不稳定问题,封闭式流场改善了加工区域电解液压力及流速分布均匀性,叶片加工表面质量高、加工过程稳定,为窄通道整体叶轮优质高效电解加工奠定了技术基础。

基于UG软件刀路仿真设计的叶轮增减材制造工艺研究

为了研究增减材复合制造技术在叶轮等工业零件加工制造中的应用,通过使用UG/NX软件建立模型并定义每个加工特征,同时编制了增材与三种减材的刀轨轨迹路径,并优化了切削参数。采用五轴激光沉积增材/高速减材复合制造设备进行了试验验证。结果表明,结合增材制造和减材制造的优势,显著提高了零件的表面质量、加工效率和综合性能。未进行面铣加工的叶片表面粗糙,经过面铣和型腔铣削加工后的叶片表面光洁度显著提高,内部型腔的表面质量亦明显改善。增减材复合加工不仅提高了零件的表面质量,还有效提升了加工效率和材料利用率,降低了生产成本。证明了增减材复合加工技术在复杂零件制造中的巨大潜力,为高质量工业零件的生产提供了可靠的技术途径,为增减材复合制造技术领域提供参考。

复合材料离心叶轮应力和振动有限元计算与分析

采用有限元方法,首先对钢制离心叶轮工作时在离心力作用下的应力进行了计算和分析。在此基础上,对复合材料离心叶轮在离心力载荷条件下的最大应力和固有频率进行了计算评估。预测纤维复合材料层压结构极限强度对叶轮安全设计和轻量化设计是至关重要的,失效判定采用Tsai-Wu失效准则,为避免因共振使叶轮设计寿命明显降低,计算了叶轮的固有频率和模态振型以分析其动态特性。结果表明,复合材料碳纤维/环氧树脂可承受叶轮线速度在605m/s运行时的应力,在风机启停工作转速范围内没有共振转速相匹配。本文研究结果为纤维增强复合材料风机叶轮的设计及应用奠定了基础。

碳纤维增强复合材料叶轮风机的振动试验研究

减振降噪一直是风机设计与应用单位研究的一项重点内容。碳纤维增强复合材料因优异的阻尼性能而使其在结构减振设计上具有重要的作用。采用层合结构碳纤维增强复合材料设计叶轮,并针对同一型号风机仅仅更换不同材料叶轮后进行了风机振动试验。结果表明,与铝合金材料叶轮风机相比,碳纤维材料叶轮风机全频段的结构振动加速度级降低幅度明显,减振效果显著。

复合叶轮对高速部分流泵性能的影响

利用FLUENT6.3.21软件,选取RNG k-ε湍流模型,采用同一蜗壳配二种不同结构形式叶轮的研究方案,对高速部分流泵的内部流场进行了值模拟和性能预测。通过比较分析,提出了采用复合叶轮能有效地降低曲线的陡降度,使泵的流量扬程曲线变的更加平坦,并能提高泵效率。

复合材料风机叶轮内流场数值模拟

应用粘性流体力学的基本原理,采用专业流体力学软件对复合材料风机叶轮内气流流动进行数值模拟,发现叶轮内气流流动状况不理想,据此对叶轮的叶片进行改进设计,得到了改进叶片设计后叶轮内的流场,改进了复合材料风机叶轮的结构,改善了叶轮内部气流的流动状况,提高了叶轮的气动性能,为研制出高性能的新型复合材料风机叶轮奠定了基础。

复合材料风机叶轮动静态特性有限元分析

运用有限元软件Ansys,对设计开发的轴流式FT35-11的一个纤维增强复合材料风机叶轮的动态特性、工作时在离心力作用下的应力和变形进行了分析,设计的叶轮能满足强度和刚度要求,为纤维增强复合材料风机叶轮的生产应用奠定了理论基础。

纤维增强复合材料离心风机叶轮强度分析与对比

针对钢制、玻璃纤维、碳纤维等不同材料和铺层的离心风机叶轮,使用有限元方法对离心叶轮进行强度和固有频率计算分析,钢制叶轮采用Von-Mises等效应力作为失效判定,复合材料叶轮失效判定采用Tasi-Wu失效准则,并计算安全裕度。结果表明,叶轮材料对强度和固有频率存在较大影响,碳纤维离心叶轮相对于钢制和玻璃纤维离心叶轮在强度方面具有明显优势,且有足够的安全裕度,对离心叶轮的轻量化和提高风机性能具重要意义;铺层角度对复合材料叶轮强度影响较大,而对固有频率影响较小,最优方案为采用[60°/0°/-60°]铺层角度。

提高叶片使用寿命的工艺研究

研究了两种复合化学镀工艺，在Ni-P合金镀液中分别加入PTFE分散相和B4C粒子，研究了PTFE添加量对沉积速度的影响。初步确定了Ni-P-B4C镀层的施镀条件。测量了热处理前后的硬度，并借助扫描电镜进行了镀层的形貌观察。

基于粒子群算法的航空离心泵复合叶轮优化设计研究

针对航空离心泵复合叶轮三元扭曲型线的优化设计问题,基于Matlab平台采用五点四次Bezier曲线控制四条轴面流线的空间圆周角度分布,实现复合叶型的参数化设计。在此基础上,应用批处理联合仿真方法对125组优化空间样本进行数值模拟,并以效率函数为目标,基于高斯型径向基函数构建复合叶轮型线参数的性能代理模型。最后采用粒子群算法对优化设计参数进行全局寻优搜索。结果表明,代理模型的修正复相关系数为0.9269,标准差为0.1036,能够满足参数预测的性能要求,优化后整泵水力效率提高2.72%。

数值模拟在金属基废弃物复合材料工艺优化中的应用

针对搅拌工艺制备玻璃/铝基废弃物复合材料时,在不同的搅拌转速下使用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对搅拌槽内两相流进行了CFD数值模拟。搅拌桨为三层。两相物系采用玻璃-铝体系,固体体积分数为15%。文中使用标准k-ε模型计算了固液两相的流场,考察了槽内流场的速度和压力分布规律,同时考察了不同转速下流场速度的分布。计算结果表明:流体在槽体内三个区域形成较大的循环流动,各个循环区域之间有一定的连接性。速度的最大值主要集中在桨叶外沿附近,有利于充分混合。转速越大,沿径向的速度变化幅度越大。从槽壁到轴心方向上的压力分布是不断减少的,越靠近搅拌轴,槽内的压力越低。

基于压电纤维复合材料的离心叶轮叶片高阶模态测量

为准确获取离心叶轮叶片的高阶振动特性及其模态,利用压电纤维复合材料(Marco fiber composite,MFC)对离心叶轮叶片进行模态测试。设计了MFC激励系统,提出了MFC选型、激励和测点位置的确定方法,研究了不同信号的高阶模态激励效果,并分析了MFC附加质量和刚度对叶片固有频率和模态的影响;结合有限元仿真结果,对比分析了前20阶振动模态的异同。试验结果表明:MFC具有操作简单、重复性好、信噪比高、能够稳定激励出高阶模态等优势,计算模态与测量模态吻合较好,在第6~8阶与第12~15阶之间存在模态密集区域;MFC附加质量和刚度对实验固有频率的影响低于4%。提出的MFC激励方法可用于具有较高固有频率的航空发动机部件的模态测量。

不同浮选条件对石英最大可浮粒度的影响

粗颗粒浮选逐渐受到选矿行业的重视,采用粗颗粒浮选不但可以降低磨矿能耗,规避微细颗粒浮选时的一系列问题,还利于尾矿的脱水和综合利用。以石英为研究对象,探究药剂用量、矿浆浓度、叶轮转速和充气量、粒度组成等因素对最大可浮粒度的影响,找到适合粗颗粒浮选的条件。结果表明,在十二胺用量为2 500 g/t、pH值为7、矿浆浓度10%、叶轮转速1 500 r/min和充气量80 L/h的条件下,石英的最大可浮粒度最大,加入细颗粒及提高其占比可以增强泡沫的稳定性进而提升最大可浮粒度。

不同后进气系统对双面复合叶轮的影响

新型双面复合叶轮中,后进气通道与前进气通道完全不同,其流场结构更为复杂,阐明其对双面复合叶轮流场特性的影响具有重要意义。微型双面复合叶轮发动机后进气管通常有直管型、椭圆型和对称翼型三种类型,采用数值模拟方法分析不同后进气系统对双面复合叶轮压缩特性和流场结构的影响。结果表明:相比于直管型后进气管,椭圆型后进气管和对称翼型后进气管在压缩性能上略差,在流量范围上无明显差异;径向进气方式中椭圆型后进气道方案较佳,可匹配满足双面复合叶轮压缩特性和尾喷管稳定排气的需求;由副叶轮叶根轴向速度下降所引起的压力梯度增大,进一步诱导的分离涡是影响双面复合叶轮性能的主要原因之一。

半开式复合叶轮离心泵不同叶顶间隙的水力特性分析

针对服务于航天低温循环系统的半开式复合叶轮离心泵效能利用率低的问题,研讨了其内流场在3种不同叶顶间隙下的工作情况。应用ANSYSY-Fluent软件对3种不同叶顶间隙的流场进行三维定常全流场数值模拟,得出3种叶顶间隙对离心泵内流特性的影响规律。通过对实物泵的水力特性试验以及试验结果与数值模拟结果对比分析,得出叶顶间隙是半开式离心泵存在能量损耗原因之一,减小叶顶间隙有利于提高效能利用率,并确认了试验数值模拟的可靠性。

低温氮气压缩机一二段首级叶轮加工工艺方法研究

针对低温氮气压缩机一二段首级叶轮电火花加工效率低,铣削加工干涉等问题,采用优化整体铣制加工工艺尽可能的去除叶轮流道大部分余量,再用电火花方法去除剩余的几何干涉区域和过窄区域的加工工艺方法,最终完成叶轮的整体加工制造。通过对叶轮检测结果分析,对1Ni9材料电火花加工后表面形成的再铸层进行分析并进行了磨料流处理。结合机械加工和电加工,可有效提高该类叶轮加工效率,保证加工质量,并满足使用要求。

叶轮断裂原因分析与改造措施

通过叶轮断口的宏观分析和微区化学成分能谱分析得出了叶轮断裂的原因,提出了避免叶轮断裂的方法,并对叶轮的制造提出了建设性的意见。

新颖复合叶轮倒伞表曝机及其应用

本文介绍了国产化高动力效率、低能耗的污水处理关键设备—复合叶轮倒伞型表面曝气机的技术性能及实际应用效果。

一种复合材料离心风机叶轮的模具设计

研究了一种组合体结构复合材料离心风机叶轮的成型模具方案。对其结构尺寸进行分析,对模具的浇注系统、冷却系统、成型零件进行了设计;对模具的整体装配以及工作原理进行了阐述。