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。     

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。     

大型隔膜泵进料阀内部流场数值模拟研究

进料阀是大型隔膜泵液力端的易损部件。泥浆在进料阀中的流动状态直接影响隔膜泵的传输效率和隔膜泵阀的使用寿命。对泥浆在阀内的流场进行分析从而确定影响泥浆流动状态的阀结构因素是很有必要的。本文以某型三缸单作用隔膜泵进料阀为研究对象，采用有限元分析方法分析了不同阀结构对应的不同流场，并获得了流场中速度分布曲线和矢量图。获得了阀内部结构对流体流动特性的影响规律。本文研究成果可用来指导进料阀和相关产品的设计：     

小流量工况泵阀耦合系统失稳机理研究EI北大核心CSCD

在实际应用中,当泵阀耦合系统在小流量偏工况下运行时,系统容易发生流动失稳,并伴有剧烈的结构振动,严重时会影响系统的可靠性。该研究基于动网格和滑移网格技术,对泵阀耦合系统在小流量工况下的非稳态流致激励特性进行了数值模拟,并进行了试验验证。结果表明:由于离心泵导叶区域的周期性堵塞,流场内部出现低频压力脉动;离心泵的出口压力波动直接影响阀瓣所受流体力,导致弹簧止回阀发生颤振现象;在阀瓣运动过程中,阀杆处的节流作用是引起泵阀耦合系统流量脉动的主要原因。综上分析表明,离心泵和弹簧止回阀之间存在强烈的耦合作用,该研究可为泵阀系统耦合设计与优化提供理论指导。     

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STM32F103C8T6的气动隔膜泵测试系统设计

由于气动隔膜泵在泵的行业中快速发展,传统的泵的测试系统,已经不能满足当前气动隔膜泵性能检测的需要。为解决这个问题,本文介绍了一种基于STM32F103 C8T6气动隔膜泵性能测试系统,采集气动隔膜泵测试系统的液体压力和流量参数,以及高压气体的压力和流量参数。分析了系统的需求,给出了系统的框架图,以及硬件设计框图;详细阐述了系统硬件和软件设计;实际应用证明,该测试系统具有成本低、功耗小、响应速度快等优点,并且实现MCU与上位组态的通讯,通过上位数据分析来判断气动隔膜泵性能的好坏。     

隔膜泵曲轴轴承半套装配体接触非线性有限元分析

隔膜泵曲轴部装包括:曲轴、连杆、轴承等零件。曲轴部装作为隔膜泵动力端的关键部件,在隔膜泵动力系统中发挥着重要作用。曲轴曲柄、半套和连杆轴承组成的系统是将曲轴的旋转运动转化为十字头直线往复运动的关键部件,半套的不同设计结构尺寸会导致其在运动过程中产生不同的受力状态和变形结果。本文利用ANSYS软件对曲轴曲柄、半套和轴承内圈组成的装配体进行接触非线性有限元分析。针对两种不同尺寸的半套结构分别进行分析,获得了计算结果,分析了半套和曲轴曲柄接触宽度对半套机械强度影响。分析结果对半套的设计有一定的指导意义。     

基于ANSYS的三缸单作用隔膜泵活塞缸的强度对比分析

三缸单作用隔膜泵作为固-液两相流体输送的核心设备,已在煤化工、冶金、能源行业得到了广泛应用。液力端缸套作为隔膜泵液力端的核心部件,其内部承受较高工作压力载荷并容易发生疲劳破坏。本文应用大型有限元分析软件ANSYS对不同厚度的缸套进行强度分析并对结果进行对比,其结论对隔膜泵液力端相关零部件的设计研发具有一定的理论指导意义。     

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。     

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。     

植保机械用泵稳压气室隔膜变形特性研究

针对植保机械类用容积泵稳压气室工作过程,为丰富其稳压气室设计理论进而解决稳压气室与隔膜泵液体之间隔膜寿命不足的问题,以ZMB240型活塞式隔膜泵为研究对象,建立简化的隔膜泵三维有限元分析模型,在Workbench平台下的FSI模块,对稳压气室在初始压强分别为0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa、0.6 MPa和0.7 MPa工况下进行双向流固耦合分析,监测橡胶隔膜一个周期内隔膜最大位移和等效应力变化情况。仿真结果表明:隔膜变形量随稳压气室初始压强的增加反而减少,不同初始压强下隔膜变形量均在时间t=0.031 8 s达到最大;一个运动周期内隔膜应力脉动幅度很大,最大应力约为最小应力的4倍,隔膜端部边缘为应力集中区域。通过该研究以期得到模拟稳压气室隔膜运动中应力和位移变化的合理数值模拟方法,以指导稳压气室隔膜设计,进一步为隔膜泵稳压气室设计提供参考。     

大型煤化工隔膜泵出料三通的强度分析与结构优化

大型隔膜泵作为煤化工行业水煤浆输送的核心设备,其具有大流量、高压力和输送稳定等诸多优点,并已得到广泛应用。出料三通作为隔膜泵液力端的关键零部件,其内部承受较高工作压力载荷并容易在相贯线位置产生疲劳破坏。本文应用大型有限元分析软件ANSYS对出料三通根据实际工况进行强度分析,并对其结构进行优化,其结论对隔膜泵液力端相关零部件的设计研发具有一定的理论指导意义。     

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。     

大口径LNG超低温球阀瞬态传热及密封研究

液化天然气(LNG),在能源动力、环保汽车燃料以及燃气错峰等方面应用十分广泛。当前社会中LNG产业装置正在向高参数化、大型化进行不断探索和发展,在发展过程中,大口径LNG超低温球阀是其关键性的配套设备。大口径LNG超低温球阀,在设计过程中比较缺乏标准依据和理论研究,且在实践使用中也比较缺乏相关经验,因而容易造成冷冲击甚至阀座泄露的问题。在超低温的环境中,LNG阀球的温度分布和低温热应力依据密封性能是保证阀门安全运行的关键性因素。本文以应较为广泛,低温变形一致性较为良好的大口径顶装式超低温球阀作为研究对像,对球阀在超温环境下的传染和密封性能进行研究分析。     

反向扩孔气动冲击器的计算机仿真与优化研究

分析了反向扩孔气动冲击器工作原理,并对活塞进行运动和动力学分析,建立活塞运动的微分方程组;对工作过程中冲击器内三个气腔的容积和压力变化规律进行分析,建立活塞在不同运动阶段期间三个气腔的容积和压力变化方程组,以及活塞在不同运动阶段期间三个气腔间气体质量交换的流量方程组。通过上述研究建立反向扩孔气动冲击器工作过程的数学模型和仿真方法。研究冲击器的性能参数与结构参数之间的理论关系,在此基础上建立冲击器的优化设计方法,为反向扩孔气动冲击器的应用提供理论支持。     

钻井泵阀寿命分析

通过对钻井泵阀疲劳寿命的研究,进一步阐明泵阀失效的主要机理。利用ANSYS/LS-DYNA软件构建泵阀三维实体模型,模拟阀盘冲击阀座的过程,得到阀盘受力分布图,据此分析脉动循环应力对泵阀疲劳破坏的影响。该分析着重考虑了在交变载荷作用下应力集中对加速泵阀失效所带来的危害性,完善了泵阀的无冲击理论。依据泵阀疲劳寿命曲线,对泵阀使用寿命进行估算,并提出一种泵阀结构改进的新方案,在一定程度上有效减缓了应力集中,对延长泵阀使用寿命具有重要的实用价值。     

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。     

大型隔膜泵动力端连杆的强度分析与结构改进

连杆作为隔膜泵动力端的重要关键件,其结构与运行特性对隔膜泵的整机安全性与使用效果有着重要的影响。本文利用国际上通用的有限元分析软件ANSYS对不同结构动力端连杆进行强度分析与校核,通过对比研究得到结构最优的动力端连杆结构,为大型隔膜泵动力端相关零部件的设计提供了一定的理论指导。