离心泵叶轮流固耦合分析

基于流固耦合原理对离心泵叶轮进行结构分析,采用多物理场协同仿真平台ANSYS Workbench,基于单向流固耦合技术对离心泵叶轮结构进行了仿真计算,获得了离心泵叶轮在不同工况下的等效应力及变形情况,分析了叶轮最大等效应力和最大总变形随流量的变化情况。结果表明,各工况下叶轮应力分布不均且存在局部应力集中;叶轮变形的总位移随半径的增大不断变大,并在叶轮边缘达到最大值。叶轮最大等效应力随流量的增加不断减小,在0.4倍设计流量工况下最大为10.581MPa;叶轮最大总变形随流量的增加先减小后增大,在设计流量工况下最小为0.0028669mm。计算结果对离心泵叶轮的结构优化设计提供了数值依据。     

延长叶轮盘、盖尺寸对离心压缩机模型级性能影响研究（英文）

采用CFD方法分析了大流量系数离心压缩机模型级叶轮出口轮盘和机匣处径向延伸长度(旋转扩压器)的影响。在考虑间隙泄漏情况下,计算结果显示径向延伸长度与模型级能头系数和多变效率呈正相关,径向延伸长度越长,能头系数和多变效率越高。当径向延伸长度小于4.44%的叶轮出口半径时,随延伸长度的增加,能头系数与多变效率增速很快。当延伸长度大于4.44%的叶轮出口半径时,能头系数与多变效率增速变缓,扩压器人口均匀性提高,静子部件总压损失系数减小,级性能得到改善。当延伸长度超过5.56%叶轮出口半径且流量系数超过设计值0.1957时,静子部件的总压损失随流量系数的增大而减小。     

深沟球轴承冠形保持架结构参数对其性能的影响

基于滚动轴承动力学理论,建立了冠形保持架深沟球轴承动力学微分方程组,采用预估-矫正变步长积分法对方程组进行求解。以6210深沟球轴承为例,分析兜孔修形半径、爪部长度对保持架运转平稳性和强度的影响,结果表明:保持架运转平稳性随兜孔修形半径增大先增大后减小,随爪部长度增大无变化;保持架应力随修形半径增大先减小后增大,随爪部长度增大先减小后增大;保持架变形量随修形半径增大而增大,随爪部长度增大先增大后减小。     

直旋混合射流钻头结构参数优化

煤层水力喷射穿层钻孔技术的核心部件为水射流钻头,而直旋混合射流钻头因其穿层钻孔效率高、稳定性好等优势成为一种常用的水射流钻头。为了得到直旋混合射流钻头的最优结构参数,选择影响钻孔能力的主要参数,先运用Fluent数值模拟分析不同叶轮槽倾角、混合腔长度、叶轮厚度的速度云图,然后通过试验对数值模拟分析结果进行验证,最终得出钻头最优结构参数为混合腔长度6 mm、叶轮厚度4 mm、叶轮槽倾角40°。分析表明：合理地匹配各组参数,可以有效提高钻孔能力。     

离心泵隔舌间隙对叶轮流体作用力的影响

本文对直径分别为150 mm和160 mm的两个叶轮内部三维流场进行了定常和非定常计算,研究了不同工况下离心泵叶轮上的稳态力和瞬态力的变化规律、以及隔舌间隙对激振力的影响。计算结果表明,离心泵偏离设计工况时稳态作用力会显著增加;而瞬态作用力与叶轮和隔舌的干涉流动有很大关系,不同工况下瞬态作用力呈周期变化,其变化频率与叶片通过频率基本一致,随流量增大其幅值也明显增大;切割叶轮会造成叶轮稳态力和瞬态力的幅值均变小。     

压缩机可调进口导叶性能的数值分析

以某压缩机IGV为例,利用CFX软件,对IGV的性能进行数值分析,得到随开度、流量变化压力损失曲线,效率曲线、叶片扭距曲线等.研究表明,IGV到叶轮入口的通流半径影响叶轮入口预旋.静压损失系数随开度增大而增大,随流量的增大成线性增大.     

高速离心泵叶轮动态特性分析

为了研究离心泵叶轮在启动过程以及流体作用力下的动态特性,采用单向流固耦合的方法获取离心泵启动过程中叶轮的动态特性,分析了不同工况下稳态径向力的分布规律以及非定常流动下叶轮所受瞬态径向力的变化规律,并通过谐响应分析获取叶轮在瞬态径向力下所产生的结构振动特性。研究发现：叶轮在启动阶段所受径向力先急剧增大而后减小,最后稳定到30 N处波动,其振动幅值先急剧增大后减小到0.01 mm处后稳定波动;非定常流动作用下叶轮所受瞬态径向力出现周期性变化,在频率为101.67,610 Hz处,叶轮振动幅值明显增大,表明在这2个频率处叶轮易出现振动失稳。     

水工闸门止水结构动力特性与体型优化

运用ANSYS软件结合某工程平面闸门顶部P型止水结构,以其脱离闸门面板发生自激振动为研究工况,探索其动力特性的规律性,并通过谐响应分析对闸门止水结构进行体型优化设计.分析结果表明,止水自振频率随止水长度和流场范围的增加而减少；螺栓紧固力对止水自振频率的影响呈现出阶段性；P型头部孔半径减小,压板宽度增大,均能有效提高止水结构刚度,能克服共振、疲劳及其他受迫振动引起的有害结果.     

基于Fluent的热风焊热熔机构中多出风口风速平衡的结构设计

针对热风焊热熔机构多焊点并行焊接问题,提出了多出风口并行热熔焊接的方法,设计了热风型腔多出风口结构,并应用Fluent软件对热风型腔出风管长度变化对多出风口风速平衡的影响进行了分析。经过仿真结果表明:当出风管长度小于20 mm时,各出风口平均风速变化较小;当出风管长度在20~80 mm范围内时,随出风管长度变长,各出风口平均风速波动显著增大;当出风管长度在大于80 mm时,随出风管长度增长,各出风口平均风速波动变化趋缓。     

叶片圆盘泵叶轮结构流固耦合模态特性分析

为探究流体压力、离心力对叶片圆盘泵叶轮结构模态特性的影响,采用Fluent软件计算泵叶轮不同工况下流体压力大小及分布情况,借助Workbench平台进行叶轮结构的静态模态以及流体压力和旋转离心力作用下的模态特性分析,并对结果进行对比分析。同时,探讨了连接臂半径及位置对叶轮固有频率的影响。结果表明:叶轮的静态模态与预应力模态各阶振型基本相似,固有频率及振幅差异也不大;随着连接臂半径的增大,泵叶轮固有频率逐渐增大;随着连接臂与圆盘盖板中心之间距离变大,叶轮前三阶固有频率逐渐变小,总体上差别不大,三阶及以后各阶固有频率逐渐变大。     

测头半径对1级渐开线样板齿廓偏差测量的影响

按齿轮渐开线样板国家标准推荐,1级齿轮渐开线样板的齿廓形状偏差需从展开长度3或5 mm开始计值,齿根部非计值区间对应渐开线弧长仅为0.03～0.18 mm,导致1级齿轮渐开线样板齿根部的渐开线齿廓难以精确测量。为了能更好发挥1级齿轮渐开线样板的量值精准传递作用,分析了1级齿轮渐开线样板结构的特殊性以及测头半径对渐开线齿廓偏差测量结果的影响,结果表明,在齿根展开角误差时,测头半径引入的测量误差会随着测头半径的增大而增大,并随着展开长度的减小而增大,在基圆附近的测量误差可以达到齿廓偏差的50%～200%;当仅渐开线齿面存在加工误差时,测头半径引入的测量误差和展开长度受影响的范围会随着测头半径的增大和被测渐开线基圆半径的增大而增大,在齿根部展开长度10%的范围内测量误差约齿廓形状偏差的10%～60%。通过选取测头半径r_p=0.5和2.5 mm的测头对同一齿轮渐开线样板验进行了测量实验验证了上述结论。研究为1级齿轮渐开线样板的精密制造、精密测量及使用展开长度区间选取提供了支持。     

刀片钝化半径对高温合金切削质量影响的研究

通过不同钝化半径的刀具对GH4169高温合金进行车削正交试验,结果表明:随着钝化半径的增加,表面残余应力先降低后增加;工件环向残余应力随着钝化半径的增加,工件内部残余压应力最大值增大,影响深度随之增加。由表面粗糙度和表面残余应力的敏感程度可知,进给量是影响表面完整性的最主要因素,其次是切削速度和切削深度。分析了不同钝化半径和切削参数对表面完整性特征的影响规律,建立了表面粗糙度表面残余应力的经验公式,得到了用于精加工GH4169高温合金较好的钝化半径范围0.02～0.03mm,以及较优的切削参数v_c=60～70m/min,f_n=0.05～0.075mm/r,a_p=0.2～0.5mm。     

叶片梯度角对压气机叶轮固有频率的影响规律

增压器叶轮固有频率分布对其可靠性寿命起至关重要的作用.为获取压气机叶轮几何尺寸对叶轮固有频率的影响规律,提出了与叶片厚度和叶片悬臂长度相关的叶片梯度角概念,采用Con-cepts NREC软件进行叶轮系列化设计,结合ANSYS有限元分析软件进行叶轮固有频率及强度模拟计算,并通过叶轮模态测试系统进行了8个代表性尺寸的铣削...     

螺旋杆式冰雹颗粒连续投放机构设计及计算分析

航空发动机需进行连续吸雹试验考核,针对持续投放大量冰雹问题,设计了一种螺旋杆输送机与压缩空气输送冰雹结合的连续冰雹抛射装置.使用离散单元法及计算流体力学耦合计算方法对冰雹在螺旋叶片空间及等截面摩擦管流中的运动过程计算模拟,分析得到冰雹运动及加速过程原理,冰雹在压缩空气拖曳力作用下逐渐加速运动.对该螺旋输送机,进行不同运...     

偏离工况下离心泵的压力脉动和振动分析

为分析偏离工况下离心泵压力脉动和振动情况,本文采用大涡模拟和滑移网格技术研究一离心泵在偏离工况下叶轮内部和叶轮与蜗壳动静干涉位置的压力脉动,并对其进行了频域分析。分析结果表明:离心泵内部流动产生的压力脉动主频多数情况下是其通过频率。在不同运行工况下,叶轮出口处的压力脉动幅值均最大,大流量偏离工况下离心泵内部各部分压力脉动特性与设计工况基本相同,只是脉动幅值略有增大;小流量偏离工况下,离心泵叶轮出口(叶轮和蜗壳动静干涉区域)压力脉动幅值有所增大,脉动主频不再是通过频率,而且其频谱宽度明显增大;当离心泵运行工况小于0.6Q时,压力脉动明显比设计工况剧烈。     

某离心压缩机首级叶轮叶片断裂事故分析与改进研究

本文研究了某离心压缩机首级叶轮叶片断裂事故。分析了该叶片发生断裂的原因,发现该事故主要是由于叶轮固有频率与进口导叶尾迹频率接近发生共振引起的。在此分析基础上,提出了以下改进措施：一方面通过增加叶片厚度来改变叶轮固有频率,以避开进口导叶尾迹频率;另一方面,同时通过叶片进口处沿轴向切除14.4mm,以减小进口导叶尾流激振力。到目前为止,改进后的叶轮现场运行情况良好。     

基于压电叠层振动的一种直线电机的设计

设计了一种利用压电叠层的微幅振动的新型压电直线电机。分析了非共振状态下电机的工作机理,设计了电机的定子结构和总体结构。利用有限元软件对驱动足进行仿真分析,得到了柔性结构的最佳尺寸。制作了样机并进行测试,试验表明电机的运行速度随激励频率和激励电压的增加而增加,且在一定阈值内近似成线性关系。当驱动电压峰峰值为100 V、频率为1.6 kHz时,电机的空载速度可达2.8 mm/s,最大推力可达3.5 N。该电机工作频带宽、驱动电压低,对电机的结构精度和加工精度要求不高。     

基于压电简支梁拉伸调频的旋磁发电机

为提高旋转式压电发电机的可靠性以及拓宽其有效转速带宽,提出了一种基于压电简支梁拉伸调频的旋磁发电机。介绍了所提发电机的结构原理,研究了动磁铁数量、压电振子预压量等因素对发电机发电性能及固有频率的影响规律。试验结果表明：发电机在转速范围内存在多个使电压出现峰值的最佳转速,各个最佳转速的数值随预压量的增大而增大,且最佳转速的数量随动磁铁数的增加而减少;调节预压量可拓宽发电机的有效转速范围,如动磁铁数为8时,当预压量为0时,发电机仅在几个谐振点达到电压要求,当预压量为1 mm、3 mm、5 mm时,有效转速范围分别扩大至321~768 r/min、160~1 000 r/min、123~1 000 r/min;该发电机固有频率可在37.33~89.60 Hz范围内进行调整,对应的转速调节范围为280~2 632 r/min。     

高斯光束经望远镜和薄透镜组合系统的聚焦特性

运用q参数和 ABCD 定律,推导了高斯光束经望远镜和薄聚焦透镜组合系统的聚焦特性的变化规律,并对其进行了数值模拟计算。利用平凹腔He-Ne激光器对模拟结果进行了验证,在相同距离下,与单一薄透镜的聚焦性能进行了比较。结果表明,随着距离(70~400 mm)的增加,两者的聚焦效果相差增大,最大为30倍;随着距离(70~400 mm)的减小,两者的聚焦效果相差减小;经望远镜和薄聚焦透镜组合系统聚焦的高斯光束束腰处光斑半径随距离(70~400 mm)变化的最大值为0.043 μm。因此,在实际聚焦过程中,应选用望远镜和薄聚焦透镜组合系统,且距离尽可能地小或为零。     

三镜折叠腔绿光激光器热特性分析和实验研究

为了提高固体激光器的热稳定性和光斑质量,讨论了LD泵浦三镜折叠腔绿光激光器的热焦距与泵浦功率、激光晶体长度、泵浦光发散角以及泵浦光聚焦位置的关系.利用谐振腔内往返传输矩阵算法,计算了在不同热焦距下,腔内元件不同长度时,其上的基模半径,理论上很好地实现了输出光斑的像散补偿.在532nm绿光实验中,以Nd∶ YVO4为增益...