基于中压大口径管道输送梭式止回阀流动特性数值模拟

为了使梭式止回阀在中压大口径管道输送领域得到更好的利用,利用ANSYS15.0中的流体动力学分析模块Fluent,基于κ-ε标准湍流模型,采用一阶迎风格式的离散方法和压力-速度耦合的Simple算法对梭式止回阀流动特性进行数值摸拟。通过与传统常用的升降式止回阀对比,模拟分析了两种止回阀开启过程中速度、压力和流阻系数变化规律和分布情况。结果表明:相对于升降式止回阀,流体在梭式止回阀中速度和压力分布更均匀,具有良好的对称性,梭式止回阀的速度梯度明显减少,其最大速度约为升降式止回阀的0.45倍;梭式止回阀的流阻系数明显比升降式止回阀的小,当开度为5%～15%时,梭式止回阀流阻系数下降显著,尤其是在开度为5%时,其相对降低量为88.4%,比升降式止回阀多18.9%。因此,梭式止回阀在整个开启过程中不会产生较大的冲击,降低了水流冲击阀瓣的噪声,提高了止回阀的防水锤特性。     

梭式止回阀与旋启式止回阀的流固耦合特性对比分析

基于有限元软件ADINA,分别建立梭式止回阀与旋启式止回阀的流固耦合有限元模型,通过调用FSI模块,实现两者的流固耦合仿真分析。通过对比分析数值模拟结果发现:与旋启式止回阀相比,梭式止回阀的启闭特性好、流场对称性好,有利于降低噪声与振动。     

非能动梭式防水击止回阀的降噪特性研究

分析黏滞流体阻尼器在非能动梭式防水击止回阀中的工作原理,利用ADINA软件对非能动梭式防水击止回阀的流场进行仿真分析.结果表明:非能动梭式防水击止回阀内液体的流速大小变化以及压力分布都是轴向对称的,具有明显的减震降噪作用.建立非能动梭式止回阀的数学模型并在MATLAB中进行仿真,结果表明:黏滞流体阻尼器可以调整阀的开启与关闭时间,使水锤的压力降到最低,这与试验结果基本吻合.因此,黏滞流体阻尼器可以有效削弱水击对压力管道的破坏作用,这对保护压力管道有一定意义.     

缝纫机梭床复合挤压成形数值模拟分析

缝制设备上的梭床传统成形工艺为车削加铣削而成,效率不高且浪费材料严重。梭床形状为上杯下杆型,从其结构特点来分析适合正反复合挤压成形。通过有限元数值模拟的方法仿真了该零件的复合挤压成形过程,成形效果良好,尺寸达到要求。     

五流L型连铸中间包结构优化的数值模拟

针对某钢厂十机十流连铸机中的一个中间包进行流场优化研究,进行了包括空包方案在内的7种方案的数值模拟。结果表明:未设置中间包控流装置时,钢液流动状况和一致性非常差,死区体积比例偏大。在中间包内添加湍流抑制器、挡墙和挡坝均可以明显改善钢液流动。此外,湍流抑制器+3孔(上一个倾角25°,下两个倾角30°)D1d挡墙+D2挡墙+挡坝B为最佳控流方案,使中间包五流钢液平均停留时间最大差值降为174.2 s,整体平均停留时间增加202.9 s,死区体积比例减小到20.6%。     

WCB止回阀挖补修复焊工艺的仿真与优化

核电设备用WCB旋启式止回阀服役过程中容易产生开裂、磨损等缺陷,严重影响设备安全运行。利用Fluent软件探明了旋启式止回阀在稳定工作过程中容易出现缺陷的位置并提取缺陷位置,采用Inte Weld软件进行了挖补修复焊的数值模拟。研究了不同焊接功率下焊缝区域的残余应力和应变的大小和分布情况。计算结果显示,止回阀底部位置最易出现破损。焊接功率越低,焊接残余应力越小。焊接顺序为两边到中间的残余应力大于从左到右。道间冷却时间延长,焊后残余应力减小。当焊接功率为2400 W、每层的焊接顺序为从左到右、每道焊缝间的冷却时间为300 s时,WCB挖补修复焊的残余应力最小,为323 MPa。将每层焊接顺序调整为左到右、右到左交替进行,能改善其变形情况。     

弧面凸轮二维等温挤压成形数值模拟与模具结构优化

弧面凸轮分度机构制造的关键是弧面凸轮的加工.其传统的加工方法是采用棒料切削加工,材料利用率低,生产效率低,产品成本高.弧面凸轮等温挤压成形是以净成形和近净成形为目标的加工技术.用MSC.Marc软件对弧面凸轮等温挤压成形过程进行了二维模拟,具体分析了不同凹模型腔楔角α对坯料填充性能的影响,为实现弧面凸轮等温挤压成形和优化模具结构提供了重要依据.     

基于Fluent的不同阀芯结构球阀数值仿真分析

针对不同阀芯结构的球阀流量特性进行研究。利用Fluent对球阀进行数值模拟,计算得到小开度范围内不同阀芯结构的阀门前后压降及流量系数随开度的变化关系。随后基于各组件数学模型,在MATLAB/Simulink中建立流体回路模型进行仿真分析。仿真结果表明:小开度范围内,阀芯作开口处理后的球阀,阀后漩涡回流情况得到改善,球体阀芯采用圆形与三角形开口有利于使流量变化趋于线性。     

轴流式止回阀缓冲结构参数对止回性能的影响

针对轴流式止回阀的止回性能,通过动网格数值试验的方法,采用正交试验设计和极差分析,研究缓冲结构的活塞直径、活塞行程、阻尼孔直径3个结构参数对阀瓣止回性能的影响。分析3个结构参数对止回性能的〖JP2〗权重影响;以阀瓣的完全闭合时间及止回过程中的最大液动力为目标进行多目标优化设计,在保证瞬态液动力尽可能小的情况下减少阀瓣的闭合时间,实现“快关缓闭”,提升阀门的稳定性。结果表明：笛形缓冲结构在0.035 2 s时,由于通孔面积变化导致缓冲阻尼发生突变,使得阀瓣闭合过程中发生震颤,而改进后的缓冲结构具有恒定的阻尼,提升了阀瓣运动的稳定性;通过对3个结构参数的正交试验结果进行极差分析可知,3个结构参数对于阀瓣闭合时间的影响程度排序为：活塞直径（0.021 8）＞缓冲行程（0.017 8）＞阻尼孔直径（0.013 5）,对于最大液动力的影响程度排序为：缓冲行程（204 107）＞活塞直径（140 362）＞阻尼孔直径（140 086）;缩短阀门的止回时间与减小阀芯振动是两个相悖的目标,不存在唯一的最优结构参数,应根据实际工况选取适当的优化结果。     

飞机燃油加注系统中调压阀结构的优化改进

当燃油泵的出口压力一定时,系统中调压阀压力损失过大,会使得加油接口处的压力低于额定值,不能充分发挥压力加油的作用。针对某型飞机燃油加注系统中调压阀压力损失过高的问题,以及通过试验来优化调压阀存在耗时长、成本高等问题,采用数值仿真的方式对调压阀的内部流场进行分析。结果表明:阀口节流作用是引起压力损失的主要原因,阀内流道突变是引起压力损失的次要原因。对调压阀进行优化,优化后的调压阀能够满足加油系统的技术要求。并通过在不同开度下对优化后的调压阀进行数值仿真分析,得到其理想流量特性曲线,为实际加油系统中调压阀的应用提供理论参考。     

电磁阀波纹管结构优化与应力数值模拟

面对新能源汽车空调技术的需求,作为空调系统的核心部件电磁阀的性能是系统稳定的关键,而针对电磁阀尤其是其中波纹管结构优化与应力分析的研究甚少。采用有限元分析法,建立波纹管结构简化模型,分析波纹管的波高、壁厚对波纹管的刚度和等效应力的影响。结果表明：波纹管的波高与刚度、等效应力成负相关,壁厚与刚度、等效应力成正相关,设计波纹管结构时,需要综合考虑壁厚、波高、刚度与等效应力影响。以波纹管为研究对象,利用Ansoft Maxwell和ANSYS Workbench建立波纹管的电磁结构耦合有限元模型,通过Ansoft Maxwell电磁场有限元分析得到电磁阀电磁力分布情况,把电磁力作为载荷导入ANSYS Workbench中,对波纹管的主体结构进行动力学分析,得到结构的变形分布情况。     

基于Kriging插值代理模型的轴流式止回阀多目标优化

基于Kriging插值代理模型,对轴流式止回阀的各项性能进行综合优化,具体的优化目标为：降低正向流阻;减小阀芯振动;提升止回性能。通过试验设计方案找到影响轴流式止回阀正向流阻的主要结构参数因素,并以其作为优化对象,通过Kriging插值法拟合主要结构参数对应的性能样本点,在保证拟合精度的情况下,使用NSGA-II遗传算法同时对3个主要结构参数进行多目标优化,得到了三目标Pareto前沿,经过权衡不同因素对性能指标的影响大小,最终得到了综合性能最优的结构参数为：阀瓣丰满度系数 α1=2.199,阀芯长度 L=386.322 mm,阀芯半径R=113.997 mm。其对应的止回阀性能为：正向出口流量Q=161.839 kg/s,正向出口流速v=3.302 35 m/s,止回阀进口压力p=97 632.228 7 Pa。相比优化之前,阀门正向流阻减小了1.2%,阀芯振动降低了0.24%,止回性能提升了2.3%。     

基于遗传算法的发动机冷却液泵优化及数值模拟研究

针对某型号发动机冷却液泵建立扬程最大、效率最高、汽蚀余量最小的多目标优化数学模型。以扬程曲线无驼峰及叶轮参数为约束条件,利用多目标遗传算法对目标模型进行优化求解,获得全局最优解。运用Fluent仿真软件对优化前后冷却液泵内部流场进行数值模拟,结果表明:优化后叶轮内部压力分布更均匀,叶片间回流现象明显减少,能量损失降低;在额定工况下,优化后冷却液泵扬程提高0.86 m、效率提升6.6%、汽蚀余量降低0.09 m。仿真结果验证了该方法对发动机冷却液泵优化较有效,为冷却液泵的结构优化提供参考。     

流延膜机负压风刀系统流场仿真及结构优化

利用CFD计算软件对流延膜机负压风刀系统流场进行仿真分析,发现用于均匀气流的阻风板和承接板均匀气流的效果不佳,反而在此处产生涡流,阻碍腔体内气流快速排出,影响薄膜受力的均匀性。为此对负压腔室内的阻风板和承接板结构进行优化,结果表明：优化后负压腔室的风量质量流量由0.138 kg/s增加至0.177 kg/s,增长了28.3%,负压腔室流通性增强;入口速度稳定段的速度分布标准差由0.93降低到0.17,入口速度均匀性提高了82%,显著提高了薄膜的受力均匀性。     

水压机主分配器内进水阀的数值模拟及结构改进

以当前常用的水压机主分配器的进水阀为主要研究对象,建立了其数学模型,基于有限元理论,利用CFD软件对进水阀和排水阀进行了内部流场的数值模拟研究,通过对进水阀内部流场的模拟分析可知目前常用的进水阀的引水孔结构不合理,容易产生气蚀,影响其使用寿命,而且出口速度变化范围大,不利于系统稳定.针对水阀的特点,对进水阀进行流场计算,并考虑阀的压力损失,从水力学的角度对该阀进行了优化设计.经过优化改进引水孔的倾斜角度,阀腔内压力均匀分布,出口速度变化缓和,性能得到改善.     

水射流切割喷嘴结构参数数值模拟优化

应用FLUENT模拟软件对影响喷嘴射流切割特性的喷嘴圆锥段收缩角、圆柱段出口直径及长径比进行了数值模拟研究。结果表明：出口直径为2 mm、长径比为2、收缩角为10°的喷嘴轴向速度和射流冲击能量最大,切割能力最好;射流轴向速度在喷嘴圆锥收缩段急剧增加,在圆柱段先增加后减小;射流冲击切割能量的最大值不是分布在冲击面上喷嘴对应的轴心处,而是在其半径方向的某一圆周上。