基于ANSYS Workbench集成CFturbo参数化设计离心泵

为了提高离心泵的性能预测，降低离心泵产品的研发成本，提出一种基于ANSYS Workbench平台集成CFturbo参数化设计离心泵的设计方法，该方法联合CFturbo的参数化设计并集成于ANSYS Workbench平台，运用CFX进行数值仿真计算，再进行Design Exploration响应面优化设计，能够快速设计并优化离心泵叶轮外参数值，形成闭环设计，使设计研发得到快速解决，同时可以有效提升离心泵的水力设计达到节能增效的设计目的。     

基于SolidWorks的离心泵叶轮参数化设计系统的开发

叶轮的3D模型是CFD数值模拟和CAM加工的前提。为获得离心泵叶轮的3D参数化模型,本文用VB对SolidWorks进行二次开发,基于木模图扭曲叶片表面的型值点,采用无原型参数化方法实现了扭曲叶片的3D参数化模型;采用特征建模技术实现了离心泵叶轮前/后盖板的3D参数化模型。提出基于零部件在装配体中的空间坐标实现离心泵叶轮的参数化虚拟装配。该方法所建叶轮模型精度高,对后期特性分析和数控加工有实用价值。     

叶片扭曲对离心泵叶轮水力性能的影响

在分析离心泵叶轮结构特点的基础上,考虑不锈钢叶轮的冲压及焊接工艺等方面,采用了带有锥度的前盖板和S形的扭曲叶片,并研究了离心泵冲压焊接扭曲叶轮水力设计方法.通过CFD对比了扭曲叶片和直叶片表面静压分布规律,结果表明在小流量工况时非设计工况下,直叶片进口背面有明显的负压区,很容易发生汽蚀.采用扭曲叶轮设计方法,在相同条件下泵的扬程提高了1m,效率提高了2%.     

离心泵叶轮的三维CAD系统设计及仿真

针对我国离心泵CAD的研究和发展趋势,建立了基于Windows环境下的开放式、可扩充的低、中、高比转速离心泵叶轮三维CAD设计系统.根据离心泵水力设计原则,完成了泵参数设计模块、叶轮参数设计模块、叶片绘型模块及接口输出模块的设计,开发了一套参数化CAD设计系统,实现了离心泵叶轮空间扭曲叶片的三维实体造型设计及仿真.     

氟塑料离心泵蜗壳内壁不平整度对泵性能的影响

以扭曲叶片叶轮氟塑料离心泵IHF150-125-250为研究对象,分析扭曲叶片叶轮氟塑料离心泵蜗壳宏观上内壁不平整度对泵性能的影响。运用流场计算软件Fluent,对建立的氟塑料离心泵蜗壳内壁磨损后内壁不平整度的物理模型,进行了不同工况下内部流场数值模拟,得到了离心泵蜗壳和叶轮内的速度、压力等云图的分布及数值模拟实验数据,分别与磨损前进行对比分析。结果表明:宏观上的磨损后的扭曲叶轮氟塑料离心泵的扬程和效率均比磨损前有所下降。     

离心泵叶轮CAD系统开发

建立W indows环境下的离心泵叶轮三维CAD系统,该系统运用V isual C ,选择Pro/E为支撑软件,根据离心泵水力设计原则,完成了从离心泵基本设计参数的输入、计算到叶轮轴面图生成这一整套的参数化CAD过程,并生成Pro/E接口文件,然后在Pro/E中实现叶轮空间扭曲叶片的三维实体造型设计,摒弃了传统生成叶轮二维木模图的方法。     

叶片空间型面造型对离心泵性能的影响研究

为了研究叶片空间型面造型对离心泵外特性、内部流场的影响,以一台普通离心泵为研究模型,利用Cfturbo软件设计了两种相同设计参数,不同叶片型面造型的叶轮模型,采用标准k-ε湍流模型对两种模型叶轮离心泵内部流场进行单相定常数值模拟,并采用RNGk-ε湍流模型对两种叶轮模型离心泵空化性能进行数值模拟,得到内部流场特征、水力性能。并通过离心泵性能试验对数值模拟结果进行验证。研究结果表明:设计工况下,自由曲面叶片叶轮离心泵的扬程比倾斜直纹面叶片叶轮离心泵高0.45 m,NPSHR相同;通过优化倾斜直纹面叶片叶轮完全可以代替自由曲面叶片叶轮,降低企业的生产成本。     

离心泵叶轮内部三维紊流数值计算

论述了离心泵叶轮内部流动数值计算研究的历史与现状。用PHOENICS程序计算了二维后弯直叶片离心叶轮和三维扭曲后弯叶片离心泵叶轮输送水时最优工况的内部三维紊流,并与LDV测量结果进行了对比。     

基于流场计算的螺旋离心泵叶轮静力学分析

为研究螺旋离心泵叶轮结构的振动特性,首先建立螺旋离心泵内部流场三维模型,对设计工况下的螺旋离心泵内流场进行了定常数值模拟,得到了叶片表面的压力载荷分布;建立叶轮有限元模型,以螺旋离心泵全流道三维定常数值模拟计算结果为基础,利用顺序耦合技术进行了有预应力的叶轮静应力分析和模态分析,结果表明:叶轮的最大应力出现在叶片进口的轮毂处,叶轮强度满足设计要求;叶轮最大的形变区域出现在叶片进口的轮缘处;叶轮的变形域随着频率的增加而增大;叶轮的各阶固有频率远大于泵的运行频率,因此在运行过程中不易发生共振现象。     

叶轮参数建模系统

针对离心叶轮建模的难点,探讨了基于SolidWorks环境下离心叶轮的三维设计方法与参数化设计的原理,给出了SolidWorks构造曲线曲面的数学模型。通过VB、MicrosoftAccess对Solid-Works进行二次开发实现了离心叶轮自动建模。对离心泵叶片的空间扭曲问题提出了有效的解决方法,提高了建模效率和设计精度。     

基于叶片翼型负荷的螺旋离心泵叶轮域能量转换机理

为了研究螺旋离心泵叶轮做功原理以及能量转换机理,应用计算流体力学原理对100LN-7型螺旋离心泵进行数值模拟,由此获得螺旋离心泵叶轮域速度参数,在引入动静扬程和负荷系数基础上,将欧拉方程用速度表示,建立试验方案。在叶片负荷翼型理论下,应用欧拉方程将螺旋离心泵的能量转换与叶轮几何形状、尺寸联系起来,分析沿叶轮包角的能量变化,揭示螺旋离心泵叶轮域能量转换特性。结果表明叶轮作为泵内做功核心部件,其螺旋段螺旋推进作用提供了能量传递,离心段完成能量转换,叶轮的螺旋段螺旋推进作用和离心段的能量转换相互配合,构成了螺旋离心泵工作的过程。其中,叶片翼型负荷中的升力对叶片做功贡献最大,这一结论对于提高螺旋离心泵叶轮水力设计具有重要的意义。     

基于 Fluent的 AY型离心油泵叶轮内流场数值模拟

借助Pro/E造型平台建立叶轮单流道的简化模型和叶轮整体的三维模型,利用Fluent流体分析软件对AY型离心油泵叶轮内流场进行模拟,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLY算法,利用Fluent前处理器GAMBIT网格建模,模拟出叶轮内流场的流动规律,初步分析了离心泵叶轮的速度和压力分布,获得离心泵叶轮流道内的速度场、压力场。结果表明,Fluent数值模拟能真实反映叶轮内部的复杂流动,为AY型离心油泵叶轮的设计及改进提供了基础依据。     

基于正交设计法的中比转速泵无过载优化设计

以D82-19-2型中比转速离心泵为研究对象,选取导叶喉部面积、叶片数、叶片包角、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片出口角、叶轮进口直径7个参数为变量,运用正交设计法制定七因素三水平正交方案L18(37),借助数值模拟方法对泵的性能进行预测,通过分析得到了几何参数对中比转速离心泵性能影响的主次顺序:叶片数对扬程和效率的影响起主要作用,叶片包角对轴功率的影响起主要作用;正交优化方案的数值模拟结果表明,该方案既满足无过载性能的要求,又保持了较高的效率,可为中比转速离心泵无过载设计提供参考。     

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。     

离心泵叶轮主要几何参数与反作用度之间的关系研究

反作用度对离心泵叶片的形状有很大的影响,在离心泵叶轮的水力设计中应该予以考虑。基于反作用度的定义,建立了反作用度与离心泵叶片几何参数的关系;同时用数学方法论证了离心泵反作用度与叶片出口角之间的关系;在此基础上,探讨了比转速与反作用度的关系。分析表明:反作用度随比转速的增大而增大。考虑反作用度对叶轮流道的影响作用,将推导出的公式应用于离心泵的水力设计中,预估叶片进口角,以减小了冲角选取的盲目性。     

基于CFD技术改善双吸离心泵叶轮性能

介绍了低比速离心泵特点,阐述计算的控制方程和叶轮通道网格划分方法.运用CFD软件FLUENT对不同叶片形式叶轮流道进行三维湍流流动计算.计算采用压强连接的隐式修正SIMPLEC算法和雷诺平均法的RNG k-ε湍流模型.根据计算结果分析叶片形式对流速分布、压力分布的影响,揭示叶轮内流动规律,提高低比速离心泵优化设计的水平.     

基于CFD的汽车冷却系统水泵叶轮设计与实验

针对某类型汽车发动机冷却水泵功率大,效率低等缺点,基于离心泵设计与计算流体力学（CFD）理论,提出了一种新型半闭式摆线型水泵叶轮设计方法,建立了水泵压力-速度耦合流体力学模型,结合实验对新、旧水泵流量、功率、效率等特性进行了分析,结果表明新水泵在功率上有大幅降低,效率得到提高。     

固液两相离心泵内部非定常流动特性研究

为研究固液两相流离心泵内部的非定常流动特性,基于滑移网格方法,采用RNGκ-ε湍流模型以及ASMM代数滑移混合物模型,对一台高比转速固液两相离心泵内部流场进行非定常流动的数值模拟,通过分析清水工况数值计算结果、外特性性能实验结果以及固液两相流非定常数值计算结果,获得了非定常条件下固液两相输送离心泵的瞬时外特性曲线和内部流动及磨损规律。研究结果表明:在一个转动周期内,离心泵的扬程、效率和轴功率均呈现正弦波动特征;动静干涉效应使得叶轮出口处的速度和静压分布均呈现周期性波动;模型泵叶轮前后盖板的磨损情况比蜗壳壁面的磨损严重。上述计算结果可为实现高比转速固液两相流离心泵的优化水力设计和减轻磨损提供一定的理论参考。