高压隔膜泵液力端流固耦合分析

随着工业技术的不断发展,隔膜泵应用领域对于隔膜泵的要求也越来越高,流量不断增大,压力越来越高。工作压力的提升给隔膜泵液力端带来一系列的不利影响,影响隔膜泵的运动规律,影响隔膜泵的容积效率,影响泵阀的运动规律等,本文采用流固耦合的分析方法,对隔膜泵液力端进行模拟分析,对比不同工作压力对隔膜泵液力端关键部件及参数的影响,识别高压隔膜泵的设计风险。     

基于ADINA的大型隔膜泵氮气包四通流固耦合分析

氮气包式蓄能器是通过氮气受压后的体积变化来起到缓冲的作用从而降低脉动率。隔膜泵为往复泵中的一种,受隔膜泵工作原理的影响,矿浆输送过程中会产生流量与压力脉动。由于个别行业对于脉动的要求较高,因此,在隔膜泵设计中利用氮气包来降低流道的脉动率。其中,氮气包四通的流道结构是影响氮气包作用的因素之一。本文利用有限元分析软件ADINA对氮气包四通进行流固耦合分析,对比不同结构的四通对脉动率的影响,确定更优的氮气包四通结构。     

ADINA在往复式隔膜泵中的应用

管道化输送在节能减排与环境保护方面具有突出的优势,已在诸多行业中获得了应用,并且近些年取得了突飞猛进的发展。往复式隔膜泵作为管道化输送的核心设备,技术的改进与发展具有非常重大的意义。由于往复式隔膜泵的结构和工作原理的特殊性,对于计算软件的要求非常严格,作为一款性能突出的有限元软件,ADINA很好的完成了各种要求并且在隔膜泵的设计中发挥了重要作用。本文主要介绍ADINA在隔膜泵设计中的主要应用,突出了ADINA在隐式动力学和流固耦合计算方面的强大优势。     

基于ADINA模拟隔膜泵氮气包气囊工作过程

隔膜泵受结构特点影响,在工作过程中会造成进出料系统的流量和压力脉动。因此,隔膜泵采用进出料脉动虚弱系统来降低脉动影响,其中,氮气包是进出料补偿系统的核心部件,由氮气包壳体和橡胶气囊组成,通过气囊内的可压缩气体体积变化进行脉动补偿。而气囊的整个变形过程是影响其寿命的重要因素。因此,本文采用流固耦合的方法模拟气囊在充气以及承受工作压力过程的整个运动情况,确定橡胶隔膜的最大应力,以此确定隔膜是否满足寿命要求。     

基于ANSYS的高压隔膜泵液力端关键件强度对比分析

腔体和隔膜腔是大型高压隔膜泵液力端的关键部件,也是重量最大的关键件。在隔膜泵的设计过程中,应依据其实际所受载荷对其进行强度分析,以确保隔膜泵运行过程中的安全性和可靠性。本文以大型高压隔膜泵液力端腔体和隔膜腔为研究对象,采用有限元软件ANSYS对其不同进行强度分析并对分析结果进行校核,以达到优化设计方案和和降低产品生产成本的目的,计算所得结果对于大型高压隔膜泵的设计和研发均具有指导意义。     

大型隔膜泵液力端阀件设计理论研究

阀件是隔膜泵的重要组成部分,也是设备运行中的主要易损零件,其使用性能与使用寿命不仅直接影响着隔膜泵的工作特性,也影响着隔膜泵的维护保养成本。由于阀件运动条件与运动过程的复杂性,阀件设计过程中主要是通过"比照设计"来进行新通径等特殊阀件的设计,这种新阀件在使用过程中存在着极大的不确定性。本文基于冲击和冲刷对阀件的破坏,通过对阀件破坏形式与破坏理论的分析,结合阀件在用户现场的使用情况,确定了阀件结构设计的基本准则。对锥阀阀件冲击和冲刷因素造成的损坏进行研究,对输送浆体的粘度和米勒数等因素造成的阀件损坏不作研究。     

基于ADINA的大型隔膜泵活塞杆的优化设计

活塞杆是长距离管道输送用大型隔膜泵液力端的关键部件之一,活塞杆作为隔膜泵中连接动力端和液力端的关键部件,主要用于将隔膜泵动力端的动力传递给液力端,使油缸里的液压油推动隔膜往复运动。在它的设计过程中应根据隔膜泵动力端的实际工况对其进行应力分析与强度校核。本文利用有限元分析软件ADINA对大型高压隔膜泵活塞杆进行应力分析。并在此基础上,采用规避二次应力叠加的设计方法,设计新的活塞杆结构并进行应力分析,获得了一种既降低了应力水平又减少重量的活塞杆结构。     

基于流固耦合研究工作压力对隔膜泵球阀运动规律的影响

在隔膜泵中,泵阀是隔膜泵最主要的易损件,球阀作为泵阀的一种,在各种压力和流量等级的隔膜泵中有着越来越广泛的应用。目前,对于隔膜泵锥阀的研究已经有了比较完备的结论,可以进行指导设计,但是,关于隔膜泵用球阀的研究仍然较少。工作压力是隔膜泵设计过程中最为重要的参数之一,是由工艺系统决定的固定参数,因此需要根据不同的工作压力,有所区别地进行球阀的设计。该文采用流固耦合分析手段得出隔膜泵球阀的运动机理,对比隔膜泵不同工作压力对球阀运动机理的影响。     

基于流固耦合分析研究工作压力对隔膜泵泵阀运动规律的影响

泵阀是隔膜泵最主要的易损件,泵阀的寿命是影响隔膜泵连续运转率高低的主要因素。经过工业实践发现,随着隔膜泵工作压力的升高,泵阀的使用寿命降低。工作压力是隔膜泵设计过程中最为重要的参数之一,由工艺系统决定的固定参数,因此,需根据不同的工作压力对泵阀进行有区别地设计。本文采用流固耦合分析手段得出阀的运动机理,对比不同工作压力对泵阀运动机理的影响,以此研究为基础,针对不同工作压力设计合理的泵阀结构,提高泵阀的使用寿命。     

基于流固耦合分析研究阀弹簧刚度对隔膜泵泵阀运动规律的影响

泵阀是隔膜泵最为主要的易损件,其寿命是影响隔膜泵连续运转率的主要因素。其中泵阀的关闭速度是影响阀寿命的重要因素,减小泵阀关闭速度有利于提高泵阀的使用寿命。阀弹簧除了有助于泵阀的及时关闭,保证泵的容积效率,而且改变阀弹簧的刚度可以改变泵阀的关闭速度。本文采用流固耦合分析手段得出阀的关闭速度,对比不同弹簧刚度对泵阀关闭速度的影响,从而优化泵阀弹簧刚度,提高泵阀的使用寿命。     

大型隔膜泵十字头滑板与导板的热力耦合分析

隔膜泵动力端十字头在运动过程中,由于摩擦效应,滑板与导板之间会产生热量。为了得到滑板与导板之间的局部温升及应力分布情况,应用有限元软件ADINA的热力耦合算法对其运动进行分析,得到了滑板与导板接触面上的温度、应力分布云图及最高温度随时间变化曲线,为研究十字头滑板、导板材料表面损伤机制提供了依据,同时为隔膜泵中冷却润滑液用量的确定提供了依据。     

基于流固耦合加载技术的DDA方法

针对目前DDA方法尚没有实现对爆炸荷载耦合加载,而常用的两种爆炸荷载等效加载方法又存在不足的现状,在原DDA程序中引入基于空间网格覆盖判断的耦合加载子程序,并用来模拟集中药包爆破。结果表明:基于网格覆盖判断的耦合技术的DDA方法,能体现岩石爆破中爆生气体和爆炸冲击波共同作用;能实现爆生产物气体对周围岩石介质的准确、持续加载;能体现最小抵抗线对爆生气体作用时间的影响;能够较好地对模拟岩石爆破过程中,爆炸产物气体对孔壁的作用,产物气体在裂缝中泄漏时对裂缝的扩张作用,以及抛掷过程中产物气体对岩块的驱动作用。     

基于ADINA的大型隔膜泵下箱体的强度分析与结构改进

下箱体是大型隔膜泵动力端的关键部件之一,也是动力端重量最大的关键件。在隔膜泵的设计过程中,应根据其实际所受载荷对下箱体进行静强度分析与疲劳强度分析,以确保下箱体在隔膜泵运行过程中安全性。本文以长距离管道输送用大型隔膜泵下箱体为例,采用有限元软件ADINA对其进行强度分析并对分析结果进行校核,提出结构修改方案以达到优化下箱体结构和降低产品生产成本的目的,分析所得结论,对大型隔膜泵下箱体及相关产品的设计与研发具有一定的理论指导意义。     

流固耦合管道系统的模态分析和汽蚀监测

运用数值计算和试验研究相结合的方法对流固耦合管道系统进行模态分析,并将其用于轴流泵的汽蚀共振分析,从而提出了水泵汽蚀监测的振动分析法。     

考虑流固耦合作用的舰船抗冲击仿真计算

应用有限元方法,建立船体及流体的三维有限元模型,对大型船体在流固耦合作用下的反冲力冲击响应 做出了数值预测,验证了大型有限元软件ANSYS在计算复杂结构的响应中应用的可行性。     

基于流固耦合的水力瞬变三维模拟及管壁动态应力分析

水力瞬变也称为水锤,是由于管道内压力瞬间升高,压力波在管道内以声速传递的现象。紧随着压力波,管壁上产生动态应力,进而导致管道失效。基于ALE流固耦合方法模拟由于阀门突然关闭导致的管道中流体冲击波,并与一维水锤冲击波理论值进行了对比。在此基础上分析了不同约束条件下,距离管道末端一定距离,由于管壁变形和振动而产生的三维动态应力。发现在水锤波传播过该位置一段时间之后,管壁应力才达到最大值,此外管壁周向应力在动态应力中影响是最主要的。     

基于流固耦合的弹载电子设备瞬态热仿真分析方法

在导弹飞行过程中由于工况环境剧烈变化,其整流罩蒙皮温度和热载荷急剧变化,这将对导弹的作战性能产生重大影响。为保证弹载电子设备的设计满足精度要求,提出了一种基于流固耦合非定常数值模拟的设计计算方法。针对弹载电子设备在高速运行过程中的瞬态热载荷是一个典型流固耦合问题,通过求解流体与固体表面的热传递方程,计算获得流场内各点的能量分段函数。运用MATLAB软件计算拟合出流场每块结构微元对应的瞬态功率曲线分段函数,采用将功率曲线分段函数加载至Fluent的热仿真分析方法,直观预测整个弹载电子设备的工作温度及其环境温度的瞬态变化。通过对某型号反辐射导引头及其弹载电子设备气动加热问题进行具体计算分析,获得了该型号装备在各个时刻流场内导引头及其弹载电子设备的瞬态温度空间分布,所得结果与实际有较好的吻合度。结果表明该方法对同类电子设备的瞬态热分析和相应散热设计具有一定参考作用。     

基于流固耦合的箔片气体轴承动态特性分析

基于有限元软件ANSYS Workbench,建立箔片气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨了不同转速和波箔片结构参数（波箔片的长度比、高度以及厚度）对轴承动态特性的影响规律。仿真结果表明：转速增加,轴承的承载能力增加,但稳定性有所下降,更容易发生失稳现象;选取波箔片的长度比在1～1.5之间、厚度为0.16 mm,既可以保证轴承具有较高的刚度,同时又能获得较大的阻尼;波箔片高度与轴承动态特性成反比关系。将仿真结果与试验结果进行对比,验证了仿真计算方法的正确性和有效性。同时本文的研究为优化波箔片结构,改善轴承动态特性,提高轴承运行稳定性提供理论依据。     

基于波有限元法的流固耦合结构波传导问题

本文采用波有限元方法研究流固耦合结构中的波传导问题。该方法以有限元法为基础,首先建立研究对象的有限元法模型,得到模型的动态刚度矩阵。通过对动态刚度矩阵的重新排列组合得到研究对象的传递矩阵,求解传递矩阵的特征值问题可以得到分别代表自由波传递的波数和波模。本研究首先分析独立流体结构和固体结构中的振动问题,并比较了采用波有限元法和理论方法求解得到的固体结构中波数分布情况,验证了模型的正确性。随后采用波有限元法分析流固耦合结构中的波传导问题。波有限元法的应用并不局限于本文所给出的均匀或周期性结构,还可将其应用于缓慢变化的非均匀结构。     

基于流固耦合的导叶式离心泵强度分析

运用顺序耦合和双向流固耦合方法对导叶式离心泵进行了强度分析。通过顺序流固耦合方法,对叶轮进行了静应力强度分析,并与双向流固耦合方法得到的结果进行了比较。同时,对双向流固耦合结果中最大等效应力节点A和最大变形区域的节点B在叶轮旋转一周过程中的等效应力变化的时域图以及频域图进行了分析。结果表明,最大等效应力出现在叶轮前盖板、叶片背面和叶轮出口边的交界处（节点A）;叶片进口边中部以及与前后盖板的交界处和叶片出口与后盖板的交界处这些地方有应力集中,可能发生强度破坏。后盖板出口处且正好在流道中部位置变形最大（节点B）,可能发生刚度破坏。对于静力学分析,顺序耦合与双向耦合的结果基本一致。节点A的变形量小于节点B,但交变应力的幅值却远大于节点B。疲劳裂纹的扩展速度主要取决于交变应力幅值的大小,因此,在节点A处更易发生疲劳破坏。计算结果对导叶式离心泵叶轮结构优化设计提供了有效依据。