叶顶间隙对离心泵性能影响的数值模拟研究

离心泵的几何结构复杂,所以其内部流场也极其复杂并呈强烈的三维紊流特性,由于目前的理论水甲和实验手段的限制,只能依靠精确的计算机仿真,才能获得其内部流场的详细情况,以便进行设计和优化.为了研究叶顶间隙对叶轮内部流场及性能的影响,对闭式离心泵叶轮和有间隙的半开式离心泵叶轮共同进行了计算机仿真.在所得计算结果基础上详细对比分析了离心泵内部流场的特性,捕捉到了叶轮通道内部的二次流现象.结果表明:随着叶顶间隙增大,叶顶问隙泄漏流动会使叶轮性能下降,二次流强度增加.从而说明计算机数值模拟方法,可以弥补实验方法的不足,用来研究叶顶间隙流动的影响,为离心泵的水力设计和优化提供依据.     

FBD No8.0/2×55 kW型局部对旋式通风机叶轮的结构分析

为进一步探究局部对旋式通风机叶轮结构的可能优化路径,以FBD No8.0/2×55 k W型对旋通风机为研究对象,通过三维建模和有限元分析方法,对该通风机叶轮进行力学分析与模态分析,根据分析结果确定叶轮结构需要改进的方向,而后采用NACA4415翼型叶片对叶轮结构进行优化,结果显示,优化后的叶轮叶片应力和应变显著降低,且发生共振的风险大大降低,表明本次分析与优化工作具有一定的现实意义。     

基于Patran和MSC Nastran的某空压机第1级叶轮强度分析及结构优化

基于Patran和MSC Nastran,采用三维有限元法分析某型空压机第1级叶轮在工作转速下的强度,并优化叶轮结构.研究结果表明：原叶轮在叶片进气边分别与轴盘和盖盘的焊接处出现高离心应力区域;原叶轮设计模型的最大应力为970 MPa,与材料抗拉强度试验平均值1 066 MPa相差9%,安全裕量不足.优化设计后的叶轮模型的最大应力为864 MPa,与材料抗拉强度试验平均值1 066 MPa相差19%,安全裕量提高1倍.     

离心风机整机三维数值仿真方法及分析

离心风机的性能特征与其内部流场结构是密切关联的,某些简化模型下对风机内某个部件或某个流道做的数值仿真并不能准确反映蜗壳与叶轮之间的相互作用.为了解其性能变化的根本原因,达到优化风机性能改善系统特性,需要对整机进行详细的流场结构分析.在软件Numeca的Fine/ Turbo模块上,采用壁面函数法,对某离心风机在设计转速下不同工况点进行了数值仿真,与已有的试验数据对比,吻合较好,并准确反映了蜗壳与叶轮之间的相互作用,为风机的设计和性能优化提供了可信的理论依据.     

基于ANSYS的离心泵叶轮结构有限元分析

叶轮是泵的核心部分,泵的性能参数：流量、扬程、效率和特性曲线的形状等均与叶轮的设计有重要关系。本文对叶轮结构进行了有限元分析,准确且直观的得到了叶轮在载荷作用下的应力和应变,为叶轮的强度计算提供了可靠依据,验证了有限元建模方法和计算方法的正确性。     

离心泵叶轮内流场的计算机仿真

离心泵由于其复杂的几何结构,所以内流场结构也极其复杂,呈强烈三维紊流特性.在目前的理论水平与实验条件下.只有依靠精确的计算机仿真,才能获得其内流场的详细分布.文中通过求解三维紊流N-S方程、利用标准紊流模型封闭方程组,运用多重网格法、残差光顺等加速收敛技术,对一低比速离心泵叶轮进行了仿真计算.得到的计算结果与实验值吻合,证明了文中所用模拟方法的正确性;在此基础上详细观察、分析了其内流场特性,得到了其流速与压力分布规律,并捕获到了二次流现象.     

某地铁车体静强度分析及试验验证

为优化某地铁中间车结构,缩短设计周期,建立车体有限元分析模型;依据EN 12663 2010标准,计算车体有限元模型在主要工况下的应力分布,并将仿真结果与试验数据进行对比分析.大多数点的仿真结果与试验数据很接近,误差大多数在10%以内,表明计算建模可靠;同时发现个别误差较大点所在位置,分析误差产生的原因.     

离心叶轮内部流场计算机仿真及分析

大型电机的冷却通常采用直叶片的离心叶轮,其内部的流动结构及其随工况的变化对叶轮性能及电机冷却效果有重要影响.为减少对实验的依赖,提高改型设计的可靠性,采用全三维的Navier-Stokes方程,建立了离心叶轮的计算机仿真模型,结合湍流模型及相应的计算网络及边界条件,可以完成对叶轮性能及内部流场的计算.用仿真模型针对一实际应用的离心冷却风机叶轮进行了数值仿真计算.并对计算结果进行了详细的对比分析,得出了不同工况下详细的流场结构,包括相对速度在叶轮通道中的分布及相对速度流线图.揭示了小流量工况下流动分离及效率降低的机理,将冷却风扇叶轮的总体性能与内部的流场结构进行了关联.研究结果表明离心叶轮内部流动分离是导致其性能下降的主要原因.     

基于有限元的杆端关节轴承结构优化

针对某型号杆端关节轴承在疲劳试验时发生断裂的问题,对其原结构进行有限元仿真分析,得到的最大应力位置与实际断裂位置吻合,圆柱段仿真结果误差与应力理论计算结果仅为0.5%,验证仿真结果的可靠性。对杆端体各结构参数依次进行单变量有限元仿真分析,获取各参数对杆端体最大应力和质量的影响,据此确定优化顺序并对关节轴承进行优化。优化后的杆端关节轴承质量增加9.8%,最大等效应力降低14.9%,计算疲劳寿命从500万次提高到4 600万次,大于目标疲劳寿命值3 000万次,优化后的样件均顺利通过疲劳试验。     

倒伞型曝气机有限元分析及优化设计

研究污水处理设备强度优化问题,倒伞型曝气机是污水生物处理技术中的关键设备,具有充氧、搅拌和推流等作用.搅拌叶轮的设计和优化对其最主要的性能指标充氧动力效率至为关键.在研究曝气机充氧机理的基础上,对曝气机的叶片进行了实体建模、有限元分析和优化设计.首先利用Nastran平台对叶片工作过程进行了研究,通过实体建模、网格划分和有限元分析等过程,对曝气机搅拌叶片在工作状态的应力应变情况进行了有限元仿真分析.仿真结果明确了叶片的薄弱环节,并为进行优化和改良结构,为产品的生产设计提供了研究依据.     

民用飞机结构强度设计中的全机精细有限元 分析技术及其应用

借助大型计算机云计算资源,最大程度地保留结构细节特征进行全机精细有限元建模,并应用于大型民用飞机全机静力试验数值模拟仿真计算。全机精细有限元模型仿真数据与试验数据的对比结果表明：与传统的内力求解等效刚度有限元模型相比,精细模型在结构应力、稳定性和连接强度的计算精度方面具有独特优势。对全机精细有限元模型的建模特点、精度优势和技术难点进行剖析,探讨其在民用飞机结构强度设计中的应用前景。     

机织物材料的多尺度模型及其应用

采用机织物的正交各向异性本构模型模拟不出某些悬垂和屈曲现象。为此,引入机织物的多尺度力学模型,建立完整的适合于进行机织物悬垂屈曲模拟的数值分析方法模型,采用多尺度有限元方法模拟其在自重作用下的悬垂及屈曲。与以往采用的正交各向异性力学本构模型相比,多尺度力学模型更加客观地反映了机织物所特有的力学性能;与传统有限单元法相比,多尺度有限单元法的基函数具有能反映单元内参数变化的优点,因此,这种方法能在大尺度上抓住解的小尺度特征,获得较精确的解。采用8结点壳单元离散织物片,这种壳单元为大变形而设计,有能力描述织物片在悬垂中发生的大转动。采用多尺度力学模型的模拟结果显著提高了计算精度,与实验结果吻合较好。     

Hybrid stiff-string–polynomial basis functions for vibration analysis of high speed rotating beams

A new finite element is developed for free vibration analysis of high speed rotating beams using basis functions which use a linear combination of the solution of the governing static differential equation of a stiff-string and a cubic polynomial. These new shape functions depend on rotation speed and element position along the beam and account for the centrifugal stiffening effect. The natural frequencies predicted by the proposed element are compared with an element with stiff-string, cubic polynomial and quintic polynomial shape functions. It is found that the new element exhibits superior convergence compared to the other basis functions.     

基于结构化网格自动划分的汽车发动机强度分析

使用三维设计软件CATIA设计了汽车发动机的复杂结构,然后在网格划分软件HARPOON中将设计的发动机零件自动划分为以结构化六面体网格为主的有限元网格,最后在大型非线性有限元软件ABAQUS中,分析了发动机在静力和动力作用下的应力分布.计算结果表明,采用结构化六面体网格,单元数量少,计算速度快,结果可靠;而采用四面体网格,单元数量大,对于同样配置的计算机,无法进行四面体网格的模型的计算.网格尺寸增加后,单元数量减少,计算机可以计算四面体网格模型,但计算结果与六面体网格偏差比较大.     

直升机尾减速器连接寿命的确定

按照新的适航规章确定直升机尾减速器连接寿命,并给出结构检查周期.利用有限元分析结合Miner线性累积损伤理论对结构连接按照设计目标寿命进行详细尺寸定义;利用结构疲劳试验结合Miner线性累积损伤理论给出结构连接寿命;载荷谱分别选用有限元计算疲劳载荷谱和实测疲劳载荷谱,同时按照相应的准则将材料的平均S-N曲线转换为计算安全S-N曲线和试验安全S-N曲线.