基于复合型线的一种加速叶道离心叶轮设计

为提高浴室用集成吊顶暖风机的加热取暖效率,以某品牌的浴室电加热器具中的吹风工况为例,研究其内部的多翼离心叶轮叶片结构及其设计方法.借助大型商业流体仿真软件CFX对风机内部的流场进行数值模拟和计算,并基于CFD仿真模拟的结果,分析原叶轮在空气动力学设计上存在的不足和缺陷.结合原有叶轮叶型的设计方法,创新性地提出并设计了一种由对数螺旋线和小圆弧拟合而成的复合型线的加速叶道离心叶轮,经过3D打印手板进行气动性能对比实测分析,得出了复合型线叶轮相比于原叶轮,吹风出口处的风量为216.2 m^(3)/h,提升了13.9%,且出口处风速更加均匀稳定,此外风机噪声下降了2.3 dB,显著地提高了暖风机的气动性能和取暖效率.文中的数值模拟和试验研究工作对多翼离心暖风机的性能优化和降噪设计具有理论意义和重要的工程应用价值.

叶片型线改型对渣浆泵水力性能及磨损特性的影响

渣浆泵工作过程中,浆液中的硬质固体颗粒会对泵壁面造成强烈的冲蚀磨损,导致渣浆泵效率降低,使用寿命缩短。为了解决渣浆泵效率较低、磨损速度过快等问题,采用变角螺旋线法(VASM),对渣浆泵叶轮叶片型线进行了改型设计,研究了不同颗粒粒径、浓度、密度等对不同型线渣浆泵性能的影响。首先,介绍了变角螺旋线方法和离散相模型,对数值计算模型进行了验证;然后,在叶轮前、后盖板和叶片型线不变的前提下,采用变角螺旋线法对LC100/350型渣浆泵叶片进行了改型设计;采用雷诺时均N-S方程、RNG k-ε湍流模型和SIMPLE耦合算法和离散相模型(DPM)对渣浆泵内部固液两相流动进行了模拟,以额定工况下泵的扬程、效率、磨损强度为改进性能指标,评估了改进效果;最后,通过CFD数值模拟方法,分析和对比了改型后各种叶型的渣浆泵扬程、效率和叶轮磨损强度。研究结果表明:相对于渣浆泵叶轮的原叶型,采用变角螺旋线法设计的渣浆泵叶轮叶片能够明显地提高渣浆泵的效率,降低叶轮的磨损强度,且对渣浆泵的扬程影响较小。虽然颗粒粒径和浓度的增大会使效率降低,磨损强度增大,颗粒粒径和颗粒浓度的变化不影响最优叶型的选择;综合考虑渣浆泵的水力性能和磨损强度,140°包角的变角螺旋线叶型为最优。

基于VERICUT的动叶轮叶片切削优化

动叶轮是某泵体的重要零件,其制造质量直接影响泵体的工作性能。动叶轮叶片属于环形封闭式结构,在进行动叶轮叶片铣削加工时,刀路轨迹将直接决定工件的加工效率和刀具的耐用程度。该文采用CAM编程方式,利用五轴定向功能铣削动叶轮叶片,制定了单向螺旋顺铣的走刀路线,该切削方式大幅缩减加工时间,提高了刀具使用寿命。此外,结合VERICUT软件的优化控制功能,通过恒体积去除率方法提高叶片空走刀部位进给量,有效减少程序空走刀时间,再次缩短了加工时间,提高了动叶轮叶片的加工效率。

一种新型的微型机器人

提出了一种新型的微型机器人的驱动机构。此种微型机器人能够在充满液体的弯曲的微型管道内运行。当它在充满液体的微型管道内运行时 ,在它的周围会自动形成一层液体动压润滑膜 ,此润滑膜能避免它与管道壁发生直接接触。详细分析计算和试验研究了此种微型机器人在具有不同半径、不同粘度液体的管道内运行时的速度和形成的液体动压润滑膜厚度。结果表明 ,此种微型机器人能以较快速度在管内悬浮运行。

潜水泵压力脉动与非定常特性数值分析

为研究潜水泵的压力脉动特性,基于ANSYS CFX软件对潜水泵进行压力脉动模拟分析。结果表明,在一个旋转周期内,叶轮中叶片工作面和背面的压力脉动有明显的周期性,均出现五个波峰;蜗壳壁面上静压均值从Ⅰ~Ⅷ断面呈现先增大后减小的趋势,隔舌处静压均值大于Ⅰ断面处;蜗壳内部监测点处的主频均与叶频数值相关,且Ⅰ断面处蜗壳与叶轮动静干涉最为明显。模拟结果从侧面揭示了潜水泵内部的压力脉动情况,为减小潜水泵内部压力脉动和解决噪声形成提供了理论依据。

OC150-30型离心泵内部湍流场的数值模拟研究

基于标准k-ε双方程紊流模型,采用SIMPLE算法,通过求解时均化的Navier-Stokes方程,利用FLUENT软件对OC150-30型离心泵叶轮和压水室内部流场,按叶轮旋转位置的不同进行二维数值模拟和分析。研究表明:叶轮流道内流体的流速和压力呈明显非轴对称,最大动压强出现在叶片出口附近,并在叶片吸力面出现较大涡流区,当叶片旋转至蜗壳隔舌附近时叶轮出口出现回流;弯锥形扩散管内存在较大回流,将其改成直锥形扩散管后流场得到明显改善。

低比转速半螺旋吸水室双吸泵流场的数值分析

在CFD软件Fluent中采用考虑了旋转与曲率影响的RNG湍流模型,对具有半螺旋形吸水室的单级双吸离心泵进行了全流道(包括吸水室流道在内)数值模拟计算.结果发现,在叶轮流道内流速沿叶轮进口到出口逐渐增大;在叶轮流道前半部,靠近压力面处的流速明显大于吸力面,叶轮流道内压力分布基本和设计相符.通过对半螺旋形吸水室流道内部流场数值模拟结果进行分析后发现,在设计流量点,半螺旋流道出口隔舌及密封体处出现漩涡,并随着流量的增大漩涡逐渐明显,对叶轮进口产生影响.该结果对双吸泵及其进水流道进一步的性能优化设计提供了依据.

大切深数控电解铣削加工阴极设计及试验研究

难加工材料整体叶轮广泛应用于航空领域,采用传统切削加工存在刀具磨损快、加工效率低等问题。本文针对某型号复杂整体叶轮,提出大切深五轴数控电解铣削预加工方法。通过设计锥形螺旋刃阴极,分析不同旋转角下单、双螺旋刃出口流场分布,得到旋转角720°的单螺旋刃阴极出口压力和流速分布均匀。同时开展大切深数控电解铣削加工试验,结果表明:在选取的工艺参数范围内,加工平衡间隙和进给速度随着加工电压升高而增大;较低的电解液温度有利于实现小间隙加工,可显著提高加工精度;主轴转速达到1500 r/min后对加工速度影响较小。得到大切深数控电解铣削整体叶轮加工叶片,一次最大切深可达65 mm,余量误差控制在0.5 mm范围之内,提高了整体叶轮加工效率。

螺带-螺杆式搅拌器三维流场数值模拟

应用计算流体力学数值模拟方法,研究了螺带-螺杆组合式搅拌器对高黏度非牛顿流体的搅拌流场特性。结合实例,考察了宏观流场、速度场、剪切速率和表观黏度的分布,分析了流变指数对搅拌特性的影响,并计算了不同工况下的搅拌功率。结果表明:螺带-螺杆组合搅拌器针对高黏度流体,具有良好的全局搅拌特性,在本文的模拟条件下,组合桨的Metzner常数ks约为13.8,而流变指数变化对ks的影响不大,为螺带-螺杆搅拌桨在高黏度非牛顿流体搅拌中的应用提供有益指导和参考。

锥形螺旋轴流血泵流场三维数值模拟与分析

利用ProE软件对血泵的不同结构进行三维建模,应用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)中非定常三维N-S方程,基于非结构网格的有限体积法以及k-ε湍流模型方法数值模拟血泵的全三维内流场。着重计算和分析旋转叶轮转速和锥度变化对血泵流场的影响。仿真试验表明,锥形螺旋轴流血泵转速和锥度都不应过大,否则将会使得流场变得紊乱。转速过大,泵的性能会降低;锥度不应过大,否则不能保证流场平稳。

微型螺旋面叶轮的加工

分析了微型螺旋面叶轮的结构和工艺特点,介绍了应用高精度万能铣床和特殊刀具加工该种叶轮的方法。实际生产表明,该加工工艺方法可获得较好的加工效果。

螺旋流恒压泵结构设计改进及性能试验研究

通过对叶轮结构的优化设计、密封装置创新设计以及选用合金塑铝进行叶轮加工,从而研制出新型螺旋流恒压泵。其主要特点是当Q-N、Q-η曲线在一定范围内不断上升时,Q-H曲线始终趋于平直,这样单级水泵就能获得较高的扬程并恒压输出,适宜高转速,具有较好的抗气蚀性能,还具有不堵塞,可用于恒压输送含颗粒或杂质的液体。以LXB 0.8/40-125-80-230泵为例,介绍螺旋流恒压泵叶轮结构及密封装置结构上的改进措施,以及性能试验结果。

输气管道水合物颗粒螺旋流动数值模拟

为了对输气管道中天然气水合物颗粒输送体系的螺旋悬浮流动规律做出进一步研究,利用ICEM软件对天然气管道内的气固两相螺旋流进行了三维瞬态数值模拟与仿真。研究了天然气管道内不同横截面的速度场、水合物颗粒体积分数分布规律以及水合物颗粒沉降规律。模拟结果表明:当水合物颗粒体积分数达到8%左右时,螺旋流的切向速度衰减迅速,对水合物颗粒的携带能力也急剧下降,衰减速率是无颗粒螺旋流的几倍;螺旋强度较大时,流体速度曲线表现出"双峰"特点,螺旋强度较小时,流体速度曲线表现出"抛物线"特点;流体速度是影响颗粒运动的主要因素,叶轮角度是次要因素,流体携带能力与颗粒体积分数及颗粒粒径成反比。所得结论可为输气管道的安全输送提供理论指导。

植入式微型螺旋血泵叶轮设计

血泵叶轮的设计对于血泵的性能至关重要。以所设计的植入式微型血泵为例,根据进、出口速度三角形和血泵的欧拉功进行了螺旋叶片的型线设计,并详细阐述了采用P ro/E软件进行叶轮实体造型的过程。

不同压出室下叶轮切割对离心泵性能的影响

为研究2种不同压出室下叶轮切割对离心泵性能的影响,以及单级单个叶轮切割与多级下单个叶轮切割的差异,基于N-S方程、标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法对MD-280-43×6型多级离心清水泵进行三维数值模拟.计算结果表明:以单级单个叶轮为切割目标时,随着切割量增大,螺旋形压出室的水力效率变化趋势比径向导叶式压出室的变化趋势更为明显,压水室水力损失每叶轮2%切割量,损失平均增长分别为0.360,0.193 m,2种压出室内部动压分布及对叶轮所产生径向力的变化趋势有明显差异;以多级下单个叶轮切割与单级单个叶轮切割的对比为目标时,对于径向导叶式压出室离心泵和螺旋形压出室离心泵,其水力效率、扬程、内部湍动能分布与各种单级单个模型平均偏差分别为1.644%,0.279%,2.090 m,1.573 m,1.302 J/kg,1.548 J/kg;不同压出室下叶轮切割特性的研究,应考虑压出室所带来的差异;多级泵叶轮切割特性研究时,应尽量回归多级环境进行研究.

医用微型机器人的体内运行实验研究

提出了一种新型的医用微型机器人的驱动机构 ,设计建造了模拟实验台。它利用螺旋旋转时产生的轴向牵引力推动机器人在人体内腔中运行 ,同时利用螺旋旋转时产生的动压效应建立起动压润滑粘液膜 ,使机器人在体内运行时不与内腔壁发生直接接触 ,避免对人体有机组织的损伤。实验研究结果表明 :此种医用微型机器人在管内运行时可以形成足够厚的粘液膜把机器人与管壁隔开 。

离心泵内部流动的三维数值模拟

基于标准k-ε双方程湍流模型和SIMPLEC算法,采用Fluent6.3软件对一离心泵的叶轮和蜗壳在不同工况下分别进行了三维定常湍流计算,并分析了不同工况下内部流动的差异性,获得了离心泵各过流部件内的流动特性,为离心泵优化设计提供了依据。

济钢转炉煤气储存加压系统存在缺陷及处理措施

济钢燃气厂针对济钢转炉煤气储存加压系统的设备现状,组织了一次设备大修,大修后煤气柜升降速度提高到了1.0m/min,并解决了加压机前负压等问题。

垂直轴螺旋形风力叶轮组合与干扰的数值研究

对多个螺旋形Savonius叶轮的组合性能与叶轮间的复杂流动特征进行数值研究,评估叶轮的力矩系数和做功能力,重点分析叶轮之间的相互干扰。对于沿主流方向排列的2个叶轮,当间距较小时,整体力矩系数较高但偏离叶轮的力矩特征;上游叶轮的尾流与下游叶轮旋转诱导的流动发生相互作用,两叶轮间距增大时这种作用减弱;三叶轮方案的整体做功能力和单个叶轮的力矩特性均较好;下游叶轮的来流流场中,轴频占主导地位,其他频率分布规则。

谈研磨片的设计

以理论为基础，探讨砂磨机中的研磨片的诸多设计要素。设计的研磨装置具有研磨效率高、研磨粒度小、粒度分布窄、节能等特点，并用于生产实践，取得良好的使用效果。