基于正压模型的离心叶轮空化性能分析

鉴于空化数值模拟软件适用范围和计算精度尚需进一步检验,采用Star-CD软件,以一种界面捕获方法来模拟空化,并选择正压模型对离心泵内部流场进行模拟,计算得到了各单元和节点的压力、速度和液体体积分数,通过调整进口断面参考点的参考压力,模拟了叶轮内的空化发生和发展过程,对比了空化发生后的性能参数与基准值。结果表明,正压模型能较好地预测叶轮的空化性能。     

基于流固耦合的离心风机叶轮动力特性分析

采用数值计算软件CFX和Ansys对离心风机叶轮进行了流固耦合模拟研究,对叶轮的强度、模态和振动特性进行了计算和分析.结果表明:考虑流固耦合作用后,风机的气动性能几乎没有变化,但是叶轮最大总变形量减小2.5％,最大等效应力增大3.6％;考虑预应力效应后,叶轮的固有频率提高,且不同阶次条件下的提高幅度不同;在稳定运行工况下,叶轮周围气流压力的主要脉动频率与叶片通过频率相同;叶轮的固有频率部分落入局部共振区域,该区域的等效应力远小于叶轮材料的疲劳极限,不会导致叶轮疲劳破坏.     

基于流固耦合的卧式轴流泵叶轮模态分析

研究轴流泵转轮的振动特性,对于避免轴流泵工作时发生共振、保证水泵安全稳定运行有重要意义。运用有限元软件ANSYS Workbench,结合流固耦合方法,分析某泵站卧式轴流泵的模态,计算轴流泵叶轮转子在空气和水中的各阶固有频率及其振型,并分析了叶轮固有频率的变化规律及其原因。结果表明,水介质会引起叶轮各阶固有频率的降低,各阶固有频率降低系数的范围为0.10~0.38,降低系数大小与各阶振型有关,水中振型和空气中的振型相似,振幅有所减小,水体的附加振动质量是引起叶轮各阶自振频率降低的原因。     

叶片轴向进气的离心叶轮设计及分析

研究了位于叶轮0截面叶片轴向进气的离心叶轮气动设计方法和规律.采用四阶三次Bezier曲线生成叶轮子午流道型线,通过分段多项式函数给定叶片在轮盘和轮盖面上的角动量,并针对叶片轴向进气离心叶轮,提出了叶轮进口相对直径的修正公式,研究了其叶片安装角的分布规律.结果表明:轴向进气叶轮叶片安装角分布规律与径向进气叶轮的叶片安装角不同,其叶片安装角基本按单调方式增加;由叶轮进口相对直径修正公式计算后,在工况范围内的全压多变效率可以提高5%左右.     

基于AdvantEdge软件的叶轮五轴数控铣削加工工艺仿真优化

离心叶轮叶片是航空发动机中十分重要的零部件,因此在加工工艺精度上有着比较高的要求,如何合理应用数控加工工艺是提高该构件生产品质的关键。因此,本次研究通过Advant Edge软件对叶轮五轴数控铣削加工工艺进行了仿真优化,旨在提高离心叶轮叶片的加工品质,为数控铣削加工工艺的合理应用提供更有价值的参考条件。     

基于Krain离心压气机叶轮的叶型优化

本文以设计压比为4.7的Krain离心叶轮为研究对象,以设计工况下多变效率为优化目标,对压气机叶型进行优化。采用CFX软件对其进行数值模拟,通过对内部流场分析发现叶轮入口存在较强的激波;基于ANSYS Design Exploration平台,采用Bezier曲线对该离心叶轮的叶片中弧线进行参数化,通过改变Bezier曲线控制点得出一系列设计叶型;对设计叶型进行数值模拟,筛选得出最优结果。优化后,设计工况下,叶轮多变效率提高0.84%,叶轮入口激波强度有所降低;同时也证明了使用ANSYS Design Exploration平台进行离心压气机优化的可行性。     

离心压气机叶轮的一种反问题设计方法及分析

在离心叶轮回转面上运用控制载荷方式的方法对叶片型线进行设计,并且与采用Pezier曲线构造法设计的子午面通道相结合,通过几何对应关系对叶片进行三维设计。在已设计的子午面轮廓和叶根为同一卸载式的加载规律前提下,设计了4种组合加载方式的叶轮。运用数值模拟的方法对叶轮模型的性能进行计算和分析,结果表明,设计方法可行,只要给出合适的加载规律和子午通道就可以设计出高性能的叶轮。这种设计方法可以通过调节叶片的不同组合的加载方式来达到灵活控制叶片扭曲状态和做功方式的目的。     

离心叶轮内三维湍流流场的数值分析

应用LU -SGS -GE隐式格式和改良型高阶MUSCLTVD格式 ,通过求解全三维可压缩Reynolds平均的Navier -Stokes方程和低Reynolds数q -ω双方程湍流模型 ,对后弯角 30°的Krain离心叶轮在设计工况下通道内复杂的三维流动进行了计算。计算结果与实验数据符合良好 ,说明该方法适用于大逆压梯度流动的数值模拟 ,也可以用来深入研究离心压气机内各种复杂的三维流动现象。     

EC_301旋转叶轮整体结构应力分析

通过对闭式离心叶轮ＥＣ—３０１的整体结构三维应力分析．提出了一种用温度处理过盈配合．用通用有限元分析程序对旋转叶轮进行整体结构应力分析的新方法。同时给出了确定叶轮与轴之间适宜过盈量和判断松脱的方法．     

高压比跨音速离心叶轮的三维叶片型线优化

应用Fine／Design3D软件,采用CFD方法对某一高压比跨音速离心叶轮进行三维叶片型线优化设计,优化结果是效率提高了1．05％,压比和流量也都得到了提高。从几何变化分析,相对于根部、中径截面叶片型线,叶片顶部型线优化是提高跨音速离心叶轮效率的有效措施。     

增压器压气机叶轮振动特性分析

利用I-DEAS软件对某型涡轮增压器的压气机叶轮进行三维建模，通过ANSYS软件对其进行振动特性分析，得出叶轮在不同转速下的模态参数。通过Matlab软件绘制Campbell图，分析叶轮发生共振时的转速，从而为避免产生共振及噪声提供理论依据。     

离心压气叶轮内气体压力场无线电遥测的研究和应用

离心压气叶轮被广泛应用于各种工业和生活领域，有关其叶轮内气体压力场的研究直接影响叶轮效率和社会节能。４０年代已为德国、苏联、美国等研究人员所重视，５０年代后，中国科学家在理论计算上也有很多成熟的成果，整机实验也有不少报道［１］。先进国家对叶轮内气流情况曾作过少量热线风速仪和激光的测量研究。总的说来，试验结果远不如理论计算的多，而且在计算结果与试验数值之间还缺乏令人信服的联系。习惯的方法是以试验为据来修正计算所选用的方程式中的项和系数。在本研究中是想在试验方面提供叶轮的气流情况，以供理论计算工作人员作深入思考并用实测数值验证有关计算的正确性。研究的要求是严格的，但试验手段却受限制，无法使用激光测速设备和热线风速仪。因此开发了无线电遥测叶轮内气体压力场的方法。随着无线电遥测技术的开发，已实现了高频发射机的微机化，使其能在恶劣环境中（高温、高湿、高离心加速度）很好地工作。对于离心叶轮内气体压力场的遥测，重点研制发射系统。接收系统则主要对Ｂ８３５型调频接收机稍加改进、本文只对调频无线发射系统、设计理论及实验结果进行论述。     

叶轮倒角尺度对大流量离心压缩机气动和疲劳寿命的影响分析

为了分析不同倒角尺度对压缩机气动性能及疲劳寿命的影响,首先在控制离心叶轮主要结构参数不变的前提下,通过调整叶片根部及顶部倒角尺度得到一系列设计模型,其次通过数值模拟方法对不同设计模型的离心压缩机整级进行全三维稳态模拟并在设计转速下对离心叶轮进行强度计算,最后联合估算法及材料曲线计算叶轮部件疲劳寿命。结果表明：与倒角半径相比,倒角角度对气动性能的影响更加显著,在大流量点倒角角度造成等熵效率减小幅度达5%左右,总压比减小幅度达0.07左右;与倒角角度相比,倒角半径更有利于减小应力值;选取经验参数对不同倒角尺度的离心叶轮进行估算得到的疲劳寿命值与实验值偏差最大为3%,最小仅为0.09%。     

小型离心压气机结构参数优化与流量特性的仿真分析

压气机的流量特性（图）是压气机使用的主要参考依据,但是目前仍主要依靠试验方法得到。笔者探讨利用稳态可压缩粘性流体微分方程和k-ε两方程紊流模型,采用有限体积法对离心压气机的工作状况进行三维仿真计算。对某型压气机,通过改变扩压器和k-ε蜗壳结构参数,得到优化模型。根据优化模型在每一转速不同出口静压工况下的计算结果,得到压气机的流量特性图。结果表明,CFD方法可以得到压气机的流量特性图,并且可以方便地分析压气机各部分的流动损失,是压气机设计及性能前期预测的一种有效方法。     

微型离心风机内部流动的数值计算分析

针对笔记本电脑散热用微型离心风机，利用逆向工程技术获得风机叶片及其蜗壳模型，利用数值计算软件Fluent对其内部流动进行了模拟计算，并将计算得到的风机性能曲线与实验结果进行了比较，结果显示误差在8％以内，同时分析了风机内部流动情况。     

基于SDP与图像匹配的离心风机失速实时检测

为了及时、准确地对离心风机旋转失速进行检测,提出了一种基于对称点模式(SDP)分析与图像匹配相结合的方法.在G4-73No.8D离心风机实验台上进行旋转失速渐进过程实验,采集机壳内壁气体动态压力信号,对该压力信号进行SDP变换,建立风机正常运行和失速状态下的SDP模板图;选取风机80个采样点内的动态压力信号进行SDP变换,并与模板图进行图像匹配,每隔16个采样点进行一次,直至风机由正常运行到完全失速.通过小波变换方法离线检测实验信号失速起始点,以验证本方法的准确性.结果表明:该方法可在0.35s内准确检测到弱失速起始点,在0.05s内准确检测到强失速起始点.     

分流叶片周向位置设计及其对离心叶轮内部流动的影响

利用计算流体力学软件,对某高压比、高转速、小流量离心式压气机的半开式叶轮内部三维粘性流场进行了数值模拟研究。重点分析了分流叶片周向位置对叶轮内部流动和性能的影响,提出了适合此半开式离心叶轮分流叶片周向位置的设计方案。结果表明：分流叶片不同周向位置对流场影响明显,当分流叶片偏向长叶片吸力面侧时,叶轮流道内低速区增大,流动分布不均匀。研究还发现：固定分流叶片进口而将出口位置向长叶片压力面侧偏置,可以改善叶轮内部流动情况,提高叶轮性能。     

叶顶间隙宽度变化对离心叶轮性能和内部流场的影响

为研究不同宽度叶顶间隙对亚音速半开式离心叶轮性能与内部流场的影响,对某工业用半开式离心叶轮选用不同形式和几何参数的叶顶间隙,通过数值模拟得出结论:随叶顶间隙宽度减小,叶顶附近湍动能减少,离心叶轮通道压比和效率更高,但是失速裕度也变小;在本研究范围内,综合考虑性能和失速裕度,叶顶间隙宽度为0.4 mm时最优;叶顶间隙宽度对泄漏流和主流相互作用有一定影响;随叶顶间隙宽度减少,叶顶间隙泄漏流量减少,本文的分析结果为离心压缩机的工业设计提供了一定参考。     

基于流固耦合的轴流泵叶轮强度分析

对某泵站卧式双向全调节轴流泵在正向抽水工况时各个转角下的叶轮强度进行了单向流固耦合计算,首先将CFD计算得到的叶片表面水压力作为结构面载荷加载到叶片上,再利用有限元软件ANSYS计算叶轮的强度,得到了各个工况下叶轮的静应力分布及变形情况。结果表明,在各叶片安放角下,叶轮静应力最大值随着扬程的升高而增大,且均出现在叶片与轮毂的结合处,应力集中易使此处产生疲劳破坏;最大变形量出现在叶片进水边靠近轮缘位置;静应力的最大值远小于叶轮材料的屈服强度,不足以使叶轮产生裂纹。     

基于内部流场分析的离心风机改型设计

本文以某型离心风机为基础,依靠数值模拟的方法,基于对风机内部流场的分析,对其进行优化改型设计。主要分为三个方面：其一,将叶轮的直叶片改型为前掠正弯叶片,控制端区低能流体堆积,抑止叶栅流道分离流动的发生;其二,根据弯掠优化得到的叶轮设计改型风机机壳,以适应弯掠叶轮的出口气动条件;并根据弯掠叶轮与改型机壳内部流动的分析,对叶轮采取根切的优化方法,保持风机全压和流量在合理的大小。得到的优化设计风机,在保持全压和流量基本与原型相等的条件下,效率提高5%以上。