一种水环真空泵叶轮的结构设计与分析

根据6 500 m3/min巨型水环真空泵的总体设计思想,对叶轮给出了具体设计。通过理论和经验方法计算出叶轮的总体尺寸,保证所设计叶轮能够满足排量要求。对该叶轮进行三维建模、强度刚度分析以及模态分析,确认工作时强度刚度是否足够。接下来,通过计算分析对叶轮的一些尺寸参数进行了优化,使叶轮在满足工作需要的条件下质量尽可能的减轻,进而降低了生产成本。通过上述设计分析,既完成了该叶轮的设计,又使叶轮设计在一定程度上摆脱对经验的依赖。     

轴流通风机叶片模态仿真及其对气动噪声的影响

利用有限元模型对叶轮模态进行了计算，判断分析了各阶模态振型对气动噪声的影响程度，求解中利用了ANSYS的模态循环对称功能，同时分析了旋转软化、应力强化对叶轮真实运转状况下模态频率的影响。     

风机叶轮强度及模态分析

对于某离心风机叶轮,利用有限元方法计算了叶轮在工作转速下的应力分布,依据应力分布对叶轮进行了改进,并对改进后的叶轮进行了强度校核;通过振动模态分析,得到叶轮的固有频率和振型等主要模态参数。计算结果表明叶轮设计合理,可以满足使用要求。该方法对提高产品可靠性和减少设计周期有重要意义。     

叶片梯度角对压气机叶轮固有频率的影响规律

增压器叶轮固有频率分布对其可靠性寿命起至关重要的作用.为获取压气机叶轮几何尺寸对叶轮固有频率的影响规律,提出了与叶片厚度和叶片悬臂长度相关的叶片梯度角概念,采用Con-cepts NREC软件进行叶轮系列化设计,结合ANSYS有限元分析软件进行叶轮固有频率及强度模拟计算,并通过叶轮模态测试系统进行了8个代表性尺寸的铣削...     

非典型气动荷载下压缩机叶轮疲劳强度分析

针对气动激励下压缩机叶轮疲劳破坏问题,研究气动激振力的频域特性以及叶轮共振特性,提出相应的叶轮疲劳强度校核及失效分析方法。对某离心压缩机叶轮非定常气动荷载计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算结果进行傅里叶变换,获得其频率、幅值与相位特征,重点分析气动激振荷载在相邻叶片间的相位关系。对于在相邻叶片间相位差循环对称分布的典型荷载分量,通过干涉图确定叶轮的共振模态,对于相位差非循环对称分布的非典型荷载分量,通过激振频率下叶轮动应力在各节径的分布情况确定叶轮的共振模态。基于叶轮静应力和共振动应力计算结果进行疲劳分析。结果表明,计算预测的疲劳破坏位置与实际发生疲劳裂纹位置相吻合,相位差非循环对称分布的非典型气动荷载激起叶轮零节径的共振是引起叶轮疲劳失效的主要原因。     

镁合金冷却叶轮的动态特性分析

使用ANSYS7．0软件对镁合金冷却叶轮替代铝合金冷却叶轮进行动态特性的有限元分析。计算叶轮在工作转速和极限转速两种情况下的应力分布状况,进行强度校核和疲劳寿命计算;通过振动模态分析,得到叶轮的固有频率和固有振犁等主要模态参数。计算结果表明,用镁合金替代铝合金,不仅可以减轻冷却叶轮的总体重量,还可以提高安全系数,延长零件寿命,改善叶轮的振动性能。     

《全可控涡》节能型三元叶轮转子技术讲座

三元叶轮国内外发展概况：目前国内外三元叶轮设计可划分成两大类；正命题设计方法；逆命题设计方法。前者是先有叶轮的几何形状和尺寸再进行叶轮内流场分析，根据分析结果判断叶轮设计的好坏，再去修改所设计叶轮的形状和尺寸直到满意为止。不难想象，这类设计方法，不仅要求设计人员具有很丰富的判断和修改设计的经验，而且设计周期也较长；后者是先有所希望的流场，后有可得到这一流场的叶轮几何形状和尺寸。它克服了前类设计方法的不足，为工业界所广泛欢迎。这一类设计方法首先是由美国北方研究与工程公司（NREC）所创立，并很快为美…     

基于谐响应分析的水环境下核主泵叶轮动应力研究

准确计算核主泵叶轮在流体介质中的动应力对核主泵安全可靠运行具有十分重要的意义。本文开展了基于谐响应分析的叶轮动应力的研究,完成了叶轮模态分析、阻尼比分析,压力脉动分析以及动应力分析。得到了叶轮各阶模态频率、叶轮阻尼比以及压力荷载,并对比了缩尺模型实验与数值模拟水力性能,计算了叶轮动应力。结果表明,叶轮湿模态频率比干模态频率低;叶轮流体介质阻尼比比材料阻尼比大一个数量级,并且基本不随着振幅变化;缩尺模型试验与数值模拟水力性能最大误差为2.8%;叶片表面压力脉动主要表现为转频及其谐频振动;叶轮共振模态为1节径1模态,最大动应力为2.02MPa。本文通过分析叶轮模态、阻尼比、压力荷载以及动应力,提供了水环境下叶轮动应力分析方法。     

某型离心叶轮风扇故障诊断及优化设计方案

采用有限元方法对叶轮进行静力学计算和模态分析,精确计算出叶轮各部分的应变值和各阶频率,得出叶轮断裂原因,并在此基础上对叶轮的结构进行优化性设计(尽量在原结构基础上进行改动)。在对多种可能的优化设计方案进行了有限元的计算和校核分析后,最终提出了较为可行的优化设计方案,满足了实际要求,并以此为依据,为后期优化方向提供依据。     

某型离心叶轮故障诊断及补救方案的研究

本文采用有限元方法对叶轮进行静力学计算和模态分析,精确地计算出叶轮各部分的应变值和各阶频率,得出叶轮断裂原因,并在此基础上对叶轮的结构进行补救性设计(尽量在原结构基础上进行改动)。在对多种可能的补救方案进行了有限元计算和校核分析后,最终提出了较为可行的补救方案,满足了实际要求,为后期优化方向提供依据。     

基于Kriging近似模型的轨道主冷叶轮多目标遗传优化

为最大限度地减小叶轮质量,通过反求模型和网格密度精度的分析,对叶轮结构进行数值计算,并构造了拉丁超立方试验设计模型和Kriging近似模型,得到叶轮结构的采样空间和高精度的近似模型用来代替数值分析,提出了轨道轴流风机叶轮结构多目标遗传优化方法。采用该方法分析了主要技术参数对叶轮结构受力的灵敏性,并找出了对叶轮结构应力影响最大的参数。叶轮结构通过优化后,质量减小了31.7%,大大节省了材料的成本,最大应力值也由初始方案的21.5MPa变为16.5MPa,有效地提高了叶轮的力学性能。优化后通过滑环引电器和动静态应变测试系统对风机叶轮进行动静态试验,并设计了叶轮旋转机械的工艺工装和试验方案,试验结果与计算结果十分吻合,且动应力相对很小,因此,叶轮具有良好的力学和振动性能,在工程应用中具有较高的价值。     

Numerical investigation of two-phase flow characteristics in multiphase pump with split vane impellers

Multiphase pump is a cost-effective option for subsea oil and gas field development. The ability to handle different inlet gas volume fractions (GVFs) especially high inlet GVF is critical to the development of pump performance. In this study, the two-phase flow characteristics in normal impeller and split vane impeller at different inlet GVFs were investigated by steady numerical simulations. The gas distribution on blade-to-blade plane and meridional flow channel at different inlet GVFs were analyzed and compared. Gas accumulation area and movement characteristics of the gas-liquid flow in impeller flow passage were also pointed out by unsteady simulations. Experimental results of the pump differential pressure were compared with the numerical simulation results, to validate the accuracy of numerical simulation method. The flow characteristics in pump with modified impeller and its performance at different inlet GVFs were both compared with that of the normal impeller. The steady simulation results of normal impeller in different inlet GVFs show that gas concentrating area in the flow passage increases as inlet GVF grows. The unsteady simulation results indicate that gas pocket firstly occurs on the pressure side of impeller, then moves to the suction side in the middle area of blade and finally transfers to outlet of impeller and disappears. The errors between numerical simulation results and experiment data are below 10 %, which validated the feasibility of the numerical simulation method. Simulation results on the split vane impeller demonstrate that the gas accumulation area in flow passage of the modified impeller is dramatically decreased compared to that of the normal impeller. The performance of the modified impeller is generally better than the normal impeller especially in high inlet GVF conditions.

     

大型离心式烧结鼓风机叶轮工艺要点

讨论了大型烧结鼓风机叶轮加工工艺方法，在对叶轮曲型、拼装、焊接、整型等加工、分析、总结经验的基础上采取相应措施。解决了转子无大型压力设备条件下，加工大直径叶轮的关键。     

离心式液氢泵的动力特性与传热特性分析

对输运液氢的离心式液氢泵进行低温结构设计与动力单元分析,叶轮是速度能转变为压力能获得高压流体的重要部件,对离心泵的稳定输出特性有较大的影响。其中,转子(包括转轴和叶轮)是连动部件,也属于低温泵结构性传热部件。对应用于储运系统的某小流量高压头的离心式液氢泵的叶轮和转轴部件,进行功能分区,利用CFD内嵌模块对其进行数值计算。根据运行系统中输送载荷,对低温条件下的转子部件进行热-结构耦合瞬态应力应变分析,获得其动力特性;采用流固耦合方法,对叶轮区的流体域进行数值计算,分析不同流体载荷下叶轮表面应力分布;对低温离心泵轴-叶轮的传热区进行设计,分析低温-室温隔热效果,为离心式液氢泵的设计研发、结构优化和性能改进提供理论依据和参考。     

离心泵叶轮轴向力自动平衡新方法

介绍了一种创新的离心泵结构,对离心泵叶轮按斜流式叶轮设计,同时采取叶轮进口端面密封及叶轮在泵轴上浮动等措施,实现离心泵叶轮上的轴向力自动平衡。对实现轴向力自动平衡的关键问题进行了深入分析,即当叶轮进口的端面密封处于紧密接触密封状态时,可以使轴向力的方向指向叶轮后盖板,推开密封端面,使叶轮轴向力自动平衡。推导出能够满足轴向力自动平衡的叶轮几何尺寸间的关系不等式,并给出具体算例进行了验证。另外,进行了进口端面密封设计、推力轴承设计,讨论了影响水泵效率的相关因素。     

离散单元法连续抛雹装置调节控制机构的改进设计

将离散单元法应用于冰雹连续投放机构的原理分析。对于基本型结构,由于叶轮运输冰雹能力远大于抛射管的流通能力,造成冰雹在叶轮级间多次旋转,不利于投放量的有效控制及冰雹完整形态保持。对此提出了改进结构,得到了有利于冰雹投放控制的设计参数,叶轮底部半径75 mm,顶部半径98 mm。在这种结构下,冰雹投放量随电机频率的增大先增大,后基本保持不变。对不同叶轮长度进行计算分析,瞬时投放量随叶轮长度的增大而增大。对于叶轮有效长度为110 mm的结构,电机频率在20~40 Hz区间内,冰雹投放量随频率增大逐渐增大,可实现投放量在0.8~1.3 kg/s的调节。     

一种实用的混流泵叶轮设计方法

在对优秀水力模型统计的基础上，利用一元流动理论的基本思想，按照离心泵叶轮的设计思路，对设计过程中的重要参数如叶轮出口宽度，叶轮外径、叶片出口角等的选取进行了修正，提出了一种实用的混流泵设计方法。     

薄板叠层法制造罗茨鼓风机叶轮

采用薄板叠层法制造叶轮是一个全新的理念和方法。考察叶轮体的结构可以知道：叶轮体与轴线垂直的各个截面都是相同的,按这一个截面,进行精冲,然后将它们叠加组装,即可得到罗茨风机叶轮。     

双层直斜叶及其组合桨搅拌槽三维流场数值模拟

采用计算流体力学的方法,对双层六直叶涡轮桨、双层六斜叶涡轮桨以及双层六直斜叶交替涡轮桨搅拌槽流场进行研究。利用Laminar层流模型对其在甘油与水的混合物中产生的流场进行数值计算,得到三种不同结构形式的双层桨以恒转速200 r/min在搅拌槽内转动时所产生的流场结构,对比分析轴向、径向和周向的速度矢量图、速度云图以及速度分布曲线,为层流搅拌槽的设计和实际应用提供了理论依据。     

虚拟激励法在叶轮随机振动分析中的应用

叶轮在运转过程中受到各种随机气动载荷的作用。分析时可以采用时域方法，用单向耦合方式求解结构的位移及应力响应，但整个多载荷步瞬态分析十分耗时。本文基于频域分析，采用虚拟激励法求解随机气动载荷作用下叶轮结构的响应问题，同时利用ANSYS谐响应分析模块及 APDL 命令流，实现了多维多点虚拟激励法在离心式压缩机叶轮的工程应用，得到叶轮结构的响应谱特征，继而求得响应的均值、方差、各阶谱矩等，为求解叶轮的超越概率以及可靠度指标等打下了基础。