双螺杆转子结构特性流固耦合数值模拟

以双螺杆转子为研究对象,依据流固耦合理论,通过求解捏合机内部流体和双螺杆转子固体耦合方程,研究不同工况下的流体压力和扭矩对双螺杆转子应力和变形的影响规律。分析计算结果表明:螺杆转子的变形和应力主要是不同工况下的扭矩、流体压力载荷及耦合场作用引起的;螺杆间隙对捏合机的生产效率和质量有很大影响,阴阳螺杆转子最大变形量是设计最佳螺杆间隙的关键因素;一定功率下,转子的最大变形量和最大应力值分别与转子扭矩、流体压力的大小正相关;一定转速下,转子的最大变形量和最大应力值与捏合机功率正相关。研究结果为新型双螺杆捏合机的合理设计与性能预测提供了理论依据。     

热固耦合下三螺杆泵转子的结构特性研究

三螺杆泵在工作中产生的高温流体会导致螺杆转子产生形变,针对这一问题,对不同工况下螺杆转子的变形和应力进行了研究。基于有限体积法数值求解了N-S方程,得到了螺杆泵的温度场,通过对比模拟数据与实验数据确保了流场求解的准确性;采用了CFD/CSD耦合求解技术,将温度场数值插值到转子的结构网格上,以作为转子热分析的外载荷,进而通过求解螺杆转子结构的静平衡方程得到了转子的位移场和应力场;最后分析了螺杆泵产生的温度场对螺杆转子变形和应力的影响规律。研究结果表明:螺杆泵出口位置温度较大,进口位置温度较低;随出口压力的增大,主从螺杆转子的最大变形和最大应力都逐渐增大;从螺杆泵的进口到出口,随着转子轴向长度的增加,主从动转子的变形逐渐增大。     

三螺杆泵螺杆与衬套最优间隙的理论研究

三螺杆泵螺杆与衬套的间隙值是决定泵工作性能的重要因素,为了合理确定螺杆与衬套的间隙,以标准135型三螺杆泵为研究对象,分析了螺杆与衬套间隙内的流体状态,主要存在剪切流和一般库埃特流。根据平行平板缝隙流理论,建立回流介质经过一个完整密封腔所造成的包括泄漏损失和粘性摩擦损失的总功率损失为目标函数,通过求取最小值,得到特定工况下确定三螺杆泵螺杆与衬套最优间隙的理论公式。结果表明,最优间隙主要与工作压力、转速和介质粘度有关,研究结果将对三螺杆泵设计提供重要参考依据。     

双螺杆捏合机螺杆转子多场耦合特性数值模拟

以某新型双螺杆捏合机螺杆转子为研究对象,采用间接耦合以及弱耦合方法实现转子温度场和应力场、流场和应力场的耦合特性的数值模拟。将温度场作为体载荷施加在流固耦合结果上,实现螺杆转子温度场-流场-应力场的多物理场耦合特性数值模拟,以研究不同工况下在流场温度、流体压力和不同扭矩对双螺杆转子的综合应力和综合变形的多场耦合作用机理,并对螺杆转子在各物理场单独作用及耦合作用下的应力和变形情况进行对比分析。研究结果表明:与流场对转子产生的变形与应力相比,热变形是导致转子实际变形的主要因素,螺杆转子热变形的变化趋势与其实际综合变形的变化趋势基本一致,而由温度场导致的转子热应力值较小,远小于转子受到流场以及扭矩产生的应力值。根据分析结果可以确定双螺杆捏合机中对转子强度、刚度起主要影响作用的因素,以及确定转子合理工作间隙。研究结果对转子微观形貌的主动反演设计以及工作间隙的合理选择提供理论依据。     

核主泵用流体静压型机械密封流固热耦合变形分析

核主泵泄漏量的大小受密封间隙影响,密封间隙形状与密封压力分布、热变形紧密相关。基于流体力学和传热学的基本原理,建立核主泵机械密封流固热耦合变形分析模型;通过分析接触状态,确定动、静环的边界约束条件。利用ANSYS软件对机械密封副的端面流场、流固热耦合热变形进行模拟分析。仿真结果表明：密封环内径与转折半径间的压力近似呈线性分布,而转折处与液膜外径之间的压力呈抛物线分布;动、静环应力分呈环形分布,最大应力处于静环上端面外径处;最高温度都出现在密封环靠近内径处,且动环温度高于静环。     

三螺杆泵及其应用

目前三螺杆泵已在我国石油、化工、电力、机床、化纤、冶金、造船等工业部门得到较广泛的应用。作为输送泵、润滑泵、燃油泵和液压泵,正逐步代替离心泵、齿轮泵和往复泵。一、三螺杆泵的工作原理及其结构三螺杆泵属于容积式泵,它主要由主动螺杆、与其啮合的两根从动螺杆和泵套组     

三螺杆泵及其应用

<正> 目前三螺杆泵已在我国石油、化工、电力、机床、化纤、冶金、造船等工业部门得到较广泛的应用。作为输送泵、润滑泵、燃油泵和液压泵,正逐步代替离心泵、齿轮泵和往复泵。一、三螺杆泵的工作原理及其结构三螺杆泵属于容积式泵,它主要由主动螺杆、与其啮齿合的两根从动螺杆和泵套组     

基于CFD的三螺杆泵螺杆轴向力计算

在SolidWorks软件中建立了三螺杆泵的流道模型,运用Fluent求解器对三螺杆泵腔室内的非定常流动进行数值模拟,得到了三螺杆泵进出口压差,螺杆与衬套间隙,对三螺杆泵螺杆轴向力的影响。计算结果表明:随着三螺杆泵进出口压差的增大,螺杆轴向力是线性增大的;随着螺杆与衬套间隙的增大,三螺杆泵的泄漏增大导致三螺杆泵螺杆轴向力减小;随着进出口压力差的不断增大,不同间隙条件下的三螺杆泵螺杆轴向力都是逐渐增大,但是不同间隙螺杆轴向力增大幅度不同,间隙越小,螺杆轴向力增大幅度越大。     

三头单螺杆泵参数化实体建模与接触分析

定子作为螺杆泵的主要部件,其受力以及变形情况严重影响着螺杆泵的工作性能和寿命。因此,对接触状态下三头单螺杆泵易损件—定子的受力及变形规律进行研究分析至关重要。通过坐标变换方法推导出三头单螺杆泵定子端面线型方程,运用Top-down设计思想并结合PTC Creo3.0、Mathcad软件对三头单螺杆泵进行参数化实体建模,利用有限元分析软件Workbench分析了接触状态下泊松比、均匀内腔压力对三头单螺杆泵定子橡胶变形规律的影响。研究结果表明:定子橡胶轮廓变形位移与泊松比成反比,与定子内腔均匀压力成正比。上述建模和分析方法,不仅提高了多头单螺杆泵的设计效率,且误差较小,为进行多头单螺杆泵深入研究提供了参考。     

基于流场分析的变截面涡旋齿的强度分析

为了研究涡旋压缩机在多场载荷耦合作用下变截面涡旋齿的变形和应力分布,基于动网格技术,利用Fluent软件对涡旋压缩机工作过程进行流场模拟,将温度场和压力场分析结果直接导入ANSYS软件中,利用间接耦合的方法对动涡旋齿和动、静涡旋齿装配后在单场及多场耦合作用下强度进行分析。结果表明:温度场对涡旋齿变形影响较大,耦合场下的变形并不是各场单独作用下变形之和;装配后涡旋盘的安装间隙对涡旋齿的变形存在干涉,单独分析动涡旋齿时的变形大于装配后的变形;根据应力分布分析,最大值出现在涡旋齿壁厚较大的位置,说明该组合型线涡旋齿具有较强的抗变形能力,可为判断涡旋型线优劣和研究涡旋压缩机间隙与泄漏提供理论基础。     

双螺杆压缩机热力结构特性分析

针对双螺杆压缩机在实际工作过程中的热力变形结构特性问题,以双螺杆压缩机的阴、阳转子为研究对象,考虑转速对螺杆压缩机工作性能的影响,采用间接耦合方法通过插值技术将温度场作为体载荷施加于阴、阳转子,并进行热力耦合数值模拟分析。通过求解阴、阳转子静平衡方程,对螺杆转子在静力场、稳态温度场和热力耦合场进行模拟分析对比,得到螺杆转子的应力、变形分布规律。研究结果表明:在静应力场下,阴转子的变形量大于阳转子,且静应力的仿真与耦合场下仿真差异明显。在双螺杆压缩机工作过程中,热变形是转子变形的主要原因,且轴向的变形量最大,热分析和热力耦合情况下转子的变形趋势相同,且在耦合场下阴转子的齿面变形较大。     

三螺杆泵螺杆工作段长度表征的探讨

三螺杆泵的几何学构成通常是:主动螺杆为凸齿、从动螺杆为凹齿。理论上,螺杆工作段(即螺旋部分)轴截面上的齿形为摆线。螺     

摆线内啮合齿轮泵转子的应力和应变状态的研究

以SCR尾气排放系统中的尿素泵(主要结构为一对相互啮合的摆线齿轮,材质为PEEK)为研究对象,应用有限元的思想方法,结合通用有限元分析软件ANSYS,分析了泵在运转过程中的内外转子的应力和应变状况。通过研究表明:转子受到两种负载,分别是作用在内转子上的输入轴产生的转矩和齿间各封闭腔中液体产生的液压力。同时发现:齿间压力分布并不是均匀的,应变大小和变形的趋势也是不同的。因此,产生了齿间的轴向间隙以及泵体和转子的径向间隙,导致泵的内部泄漏加剧,严重影响泵的工作压力、容积效率和寿命。阐述了一种如何确定泵的输入转矩范围的方法,转矩产生的应力σ2不能大于压应力σ2(为PEEK的极限压应力Re),即σz≤σc≤Re。同时,轴向间隙ha和径向间隙hr不能超过特定型号所规定的最大轴向间隙hamax和径向间隙hrmax,即ha相似文献   

基于ANSYS的螺杆泵内部压力分布有限元分析

对于螺杆泵的单级密封压力,目前广泛采用取平均值法,导致泵内压力分布呈线性变化,不能正确反映其实际分布规律.本文借助ANSYS有限元分析软件建立螺杆泵定转子二维有限元接触模型,模拟不同过盈量下的临界密封压力;分析不同温度、压力下定子衬套橡胶的变形量,利用“有效过盈量”计算不同温度、压力下的临界密封压力,并根据临界密封压力确定螺杆泵内部压力分布.结果表明:泵内压力分布是由泵排出口压力和泵各级容腔的单级密封能力决定的,压力分布在排出口处集中,随着排出口压力增加向吸入口传递;当压力传到吸入口且前两级容腔之间的压差大于其密封能力时,泵被“击穿”,此时应更换更大型号的泵.     

三螺杆泵从动杆截面造型与切削轨迹规划研究

螺杆作为螺杆泵的核心组成部分,其加工精度直接影响着螺杆泵的工作性能。根据某型号三螺杆泵从动杆的截面设计数据点对其进行拟合,获得螺杆三维模型;在此基础上根据残留高度法获得刀具行距及刀位点坐标,对盘铣刀加工螺杆的轨迹进行规划,并通过切削仿真进行验证。     

混输泵双螺杆转子力热变形分析与研究

双螺杆泵转子工作过程中,螺杆搅油和轴承处摩擦会产生大量热量。由于螺杆型线相对复杂,大量产热会对螺杆转子的力学性能产生很大影响。因此,对螺杆转子的稳态温度场进行分析,并采用数值模拟的方法对转子的热变形和应力应变进行研究,得到转子在X、Y、Z三个方向的力、热变形量及综合变形量;同时对间隙量受转子变形影响的大小进行分析,结合转子数值分析的结果,实现对转子与转子之间和转子与机体之间空间的优化设计。     

超高速涡轮泵机械密封热弹流润滑特性研究

以超高速涡轮泵用机械密封为研究对象,针对超高速工况下密封界面多场耦合变形行为和热弹流润滑特性不明等问题,建立密封动静环和润滑液膜的耦合数学模型,研究不同转速和密封压力下的密封界面润滑特性和端面变形行为,分析相应的密封性能变化规律。结果表明：超高速工况下密封端面产生沿泄漏方向收敛的液膜间隙,密封动环的高温热变形是主因;随密封压力的增大,液膜间隙的收敛角减小,最大膜厚和泄漏率增大,端面温升明显减小;随着转速的增大,液膜间隙的收敛角、端面温升和泄漏率增大,摩擦扭矩减小。建立的流固热力耦合模型可为超高速涡轮泵用机械密封端面的优化设计提供理论指导。     

双螺杆液体泵双头全光滑螺杆的流场特性研究

针对双螺杆液体泵的内部流场比较复杂,建立双螺杆液体泵的三维模型,采用三维结构化网格对模型进行网格划分,加密啮合间隙处的网格,从而准确、清晰地反应泵内流场的流动特性和流场分布规律。研究结果表明:双螺杆液体泵内压力呈阶梯状分布,转子啮合间隙处高低压交替分布;螺杆转子之间的法向间隙处存在Z轴泄漏速度的最大值,是主要的泄漏位置。研究结果为优化螺杆转子的设计提供依据。     

三头单螺杆泵定转子接触磨损分析

采用ANSYS软件对短幅内摆线外等距曲线及短幅外摆线内等距曲线2种线型的三头单螺杆泵在过盈及压差作用下的变形、受力及接触情况进行有限元分析,得到定转子接触时变形及应力分布云图,比较2种线型三头单螺杆泵的密封性能.结果表明:过盈量的存在是实现螺杆泵密封的重要条件;压差的存在使定子橡胶发生较大的变形,应力应变值也相应增加;短幅内摆线外等距曲线三头单螺杆泵密封性能优于短幅外摆线内等距曲线三头单螺杆泵.     

双螺杆多相混输泵转子变形的理论研究

双螺杆混输泵在输送高含气率介质时,泵内温升对泵内转子间隙造成影响,进而影响泵的容积效率,在极端情况下,甚至会造成转子卡死以及混输泵的损坏。本文建立转子模型对高含气率下双螺杆混输泵转子的热变形和力变形规律进行研究,结果表明转子的热变形是转子变形的主要因素,螺杆转子的变形量会随着介质含气率的增加而增加,当含气率大于90%后,变形量显著增大,当含气率为99%时,径向最大变形量发生在出口端面的齿顶,轴向最大变形量发生在螺杆转子的吸入口侧轴的右端面上。通过分析变形对各间隙的影响后发现,齿根间隙变化最大,其次是齿顶间隙,而齿侧间隙几乎不发生变化。