涡轮增压器叶片模态特性分析

利用CAD软件对增压器的压气机叶片和涡轮叶片进行三维实体造形,并运用大型有限元分析软件对叶片进行模态分析,得到叶片的各阶固有频率及相应振型,对比增压器的工作转速和叶轮的通过频率,找出叶片的共振频率.从而为增压器叶片的优化设计提供依据.     

动叶轮叶片数对多相混输泵水力性能的影响

为了探究动叶轮叶片数对多相混输泵外特性、做功性能和水力特性的影响规律,基于欧拉非均质流模型,利用CFX软件对不同动叶轮叶片数下的多相混输泵在多种流量工况、入口含气率10%的条件下进行数值计算。研究发现:流量在90 m3/h及以下时,动叶轮叶片数对扬程和效率的变化趋势影响相对较小,而随着流量的增加,四叶片动叶轮会使混输泵扬程和效率的下降程度增大;当动叶轮叶片数为3时,多相混输泵的外特性、叶片表面静压分布、载荷分布和水力特性等均优于动叶轮叶片数为4时的性能。本文的研究结果可为多相混输泵动叶轮叶片数的选择提供参考。     

鼓风机设计与降低风机噪声

本文从鼓风机噪声的产生及频谱分析,提出风机设计中以降低噪声的观点,对蜗舌间隙,舌尖半径,蜗舌位置角及蜗舌倾斜度;对风机进口流场,集风器的当量收缩角,直径及型线,与叶轮前板的匹配;对于叶片的叶型及角度等都作了分析,有的按国内外经验提出了参考数值。并对设计与制造工艺中影响风机机械噪声的声源指出了注意点。     

车用汽油发动机减振降噪改进开发

车用发动机噪声水平是决定整车噪声水平的关键因素。本文针对某四缸汽油发动机噪声测试结果,运用数值仿真软件GT-POWER进行建模仿真计算。以进气道长度、压缩比、进气开启相位、排气关闭相位为可变因素;以比油耗、最高爆发压力为约束条件,针对满足功率、扭矩、燃烧噪声和油耗指标进行多目标优化设计。根据计算分析结果,对相关零部件进行了改进设计。对改进样机配装整车进行了加速通过噪声测试。结果表明：所采取的改进设计方案有较好的降噪效果,达到了GB1495-2002第二阶段噪声限值要求。     

常规立方晶格点阵轮的设计与静力学分析

为实现压气机叶轮在刚度和强度具有可调性的同时降低叶轮质量,基于常规立方晶格结构设计出一种新型轻量化压气机叶轮。通过3种模型悬臂梁比较计算,证明渐进均匀化(asymptotic homogenization,AH)方法在大规模点阵计算问题上具有较好的计算精度。在此基础上,采用AH方法对不同单胞填充率的点阵轮在仅考虑80 000 r/min的惯性荷载时的静力学性能进行了数值计算。研究结果表明,对于所研究路径,点阵轮的变形和应力介于无填充轮和实心轮之间,大叶片外缘的周向变形最大与最小变形差值(极差)在所有研究工况下均小于无填充轮和实心轮。对于填充率为0.4的情况,其周向变形极差值比实心轮约低23.25%,比无填充轮约低55.46%,其质量相对于实心轮可降低17.08%。这意味着点阵轮相对于传统压气机叶轮除了能较大降低叶轮质量,还将具有更好的周向抗畸变能力和更高的工作效率。同时,点阵轮相对于无填充轮和实心轮叶片边缘具有更小的轴向应力,因此可为设计更高转速的压气机叶轮提供强度保证,同时也为叶轮结构的轻量化设计提供了一种新的设计思路。     

Influence of volute distortion on the performance of turbocharger centrifugal compressor with vane diffuser

As the geometry of the volute of turbocharger compressor is non-axisymmetric,it causes a distortion at the outlet of the diffuser and influences the upstream components.A distortion model in which a pressure distortion was applied as outlet boundary condition was established to simulate the distortion induced by the volute.It turned out to be sufficient to impose a circumferentially asymmetric pressure distribution at the outlet of the diffuser to replace the volute.Based on the distortion model which was verified,the influence of the amplitude of the distortion on the performance of centrifugal compressor was studied in detail.The results show that the distortion severely harms aerodynamic stability of the investigated compressor.The larger the amplitude of the distortion,the worse the performance of the compressor.The distortion induced by asymmetric volute propagates to upstream components and causes local flow separation at part of diffuser and impeller,and then causes the compressor surge.When the amplitude of the volute distortion is 10%,the stable flow range of the centrifugal compressor decreases to near zero.To authors’knowledge,the relationship between the compressor performance and distortion amplitude is first obtained quantitatively,which provides evidence to improve the performance of turbocharger compressor by decreasing the distortion induced by asymmetric volute.     

遗传算法在离心泵叶轮设计中的应用

基于对旋转机械叶片参数化描述、叶栅流道网格参数化生成、流场数值模拟方法以及寻优算法的全局搜索性能四方面的研究,利用Blade Gen旋转机械叶片专业设计软件,对离心泵叶轮的叶型骨线、子午流面进行了参数化描述,并在Blade Gen中生成离心泵叶轮模型.利用Turbo Grid的高质量旋转机械六面体网格生成算法,对离心泵叶轮叶栅流道的网格进行拓扑计算及参数化控制,增大了后续流场分析的稳定性以及收敛速度.利用CFX的session文件,实现对CFX的后台参数化调用,建立了CFX环境下的完全自动化仿真分析过程.以Matlab为主控程序的方式,高效地整合了Blade Gen、Turbo Grid、CFX软件,建立了可扩展性好、鲁棒性强的离心泵叶片优化系统.     

电子膨胀阀射流噪声数值模拟

应用Realizable k-ε湍流模型和Mixture两相流模型,对电子膨胀阀小开度下的二维流场进行了数值模拟,根据计算结果,使用宽频噪声计算方法得到了膨胀阀内流体噪声分布。对电子膨胀阀的改进模型进行了数值模拟,并对流体的速度场及其噪声辐射结果进行了分析,结果表明,阀口长度加长和阀口改为喇叭口结构可以减小射流噪声。     

叶片共振频率测试仪在叶轮维修中的应用探讨

APU负载压气机叶轮叶片的共振频率是维修叶轮过程中需要控制的一项指标。在分析了APU组成结构、主要作用及受力分析的基础上，对叶片的损坏情况进行了讨论，提出了将叶片共振频率测试仪与二极模糊综合评判的数学方法相结合，对叶轮的状态进行综合评价的新颖实用的方法，这将对APU维修水平的发展起到积极的促进作用。     

长短叶片半开式离心叶轮内部流动的数值模拟

为了分析分流叶片对于半开式离心叶轮内部流动的影响，对轴向间隙为1.1 mm的4长叶片和4长4短叶片的两种半开式低比转速高速离心叶轮进行了研究.采用S A湍流模型和雷诺时均N-S方程，对叶轮内部的流动进行了三维紊流数值计算和分析；并对离心泵进行了试验研究.数值计算结果表明，分流短叶片可以改善叶轮内部的流动；两个叶轮内部的静压力都由叶片进口到出口逐渐升高，等静压曲线几乎是沿圆周方向的；具有分流叶片的叶轮出口的压力系数较高.实验结果表明，具有分流叶片的叶轮离心泵的扬程和效率较高，说明分流叶片可以提高离心泵的性能.     

轴流泵前置导轮的结构形式及水力特性研究

为消除大中型轴流泵站因进口流态不良引起的汽蚀、振动和噪音,同时探讨将前置导轮用于轴流泵吸入性能调节的可能性,分析研究了前置导轮的结构和特性,包括导轮三种水力设计方案的叶片形式及其水力特性、导轮对主叶轮性能的影响以及导轮的主要结构参数等．     

多相混输泵动叶轮流道内气相分布规律研究

为了揭示多相混输泵动叶轮流道内含气率的分布规律,基于标准k-ε湍流模型,以空气和纯水作为两相介质,采用Fluent软件在进口含气率为30％的工况下对泵内两相流态进行模拟,分析不同叶高下的气相分布特性.研究表明:在首级动叶轮叶片压力面轮毂附近的气相体积分数最大,而在次级和末级动叶轮叶片压力面上的气相体积分数基本相同;在不...     

Performance analysis and improvement of a high flow coefficient centrifugal compressor

Very high flow coefficient centrifugal compressor stages are mostly applied as the first stages of multistage compressors.The performance of this type of stages is critical to the entire centrifugal compressors,but surprisingly little related information is available in the open literature.A centrifugal compressor with high inlet flow coefficient of 0.2,presenting a narrow operating range and unstable running situation even at design speed during the test,is investigated here.To reveal flow details in this centrifugal compressor,numerical simulations have been carried out and indicate that excessive impeller flow diffusion results in the poor performance of this centrifugal compressor.With the same inlet flow coefficient,six redesign cases coming from an in-house one-dimensional analysis program are proposed together with impeller trimming and equal flow area design method for corresponding vaneless diffuser.Performance comparison among these redesign centrifugal compressors is presented and the most suitable one is recommended for test in the future.In addition,three redesign cases with lower inlet flow coefficient developed by means of flow trimming are shown in the end to satisfy potential application areas.Finally,the results in this study can provide valuable reference information for multistage centrifugal compressor design.     

进口导叶/叶轮/扩压器非定常相干的数值研究

在非零进口导叶预旋角度下,采用非定常的方法对进口导叶/叶轮/扩压器三部件之间非定常相干进行了数值模拟,研究了进口导叶/叶轮/扩压器三部件之间动静相干的机理。结果表明,叶轮由于受进口导叶尾流和扩压器势反冲效应的双重非定常影响,叶轮受非定常影响最小的区域出现在叶片50%弧长附近,最大的非定常影响出现在叶轮和扩压器之间的动静交界面上。当离心压缩机前带有进口导叶预旋时,扩压器受前面两部件的同时影响,扩压器叶片上的非定常变化沿流向比较均匀。     

逆向与正向结合的导叶式混流泵叶片系统反求设计

以某型混流式核主泵的叶轮叶片和导水机构叶片为研究对象,采用在逆向设计的基础上,正向设计校核迭代的技术来探索一条不破坏产品的前提下反求导叶式混流泵的复杂叶片系统的曲面几何数据方法。在不能获取叶片系统的完整曲面数据的情况下,采用叶片数字化设计方法建立沿回转流面上叶型曲线为参数线以便于修改控制的原始叶片系统的近似三维曲面几何模型,并将该模型与其他过流部件组成泵的全流道模型,在0.2~1.2Q_d（设计流量）范围进行泵的全流道流场数值模拟,预测计算出外特性,再与原泵的试验外特性对比,以评估反求的叶片系统流道曲面的准确性。工程应用实践表明,该方法既保证了反求精度又较好地解决了泵的叶片系统反求设计问题。     

Establishment and application of service mapping model for proactive remanufacturing impeller

Since the complex impeller structure and the difficult remanufacturing process may easily cause advance remanufacturing or excessive use,an optimized design method of impeller and service mapping model was presented for its proactive remanufacturing with setting up to explore the best remanufacturing time point in this work.Considering a certain model of long distance pipeline compressor impeller with the Basquin equation and the design method of impeller,the mathematical relationship between the changes of structure and life of the impeller was established.And the service mapping model between the structure and life was set up and simulated by ANSYS software.Thus,the service mapping model was applied to feedback the original design for proactive remanufacturing.In this work,the best proactive remanufacturing time point of impeller was analyzed with the service mapping model,and the structural parameter values could be optimized at this time point.Meanwhile,in the results of this simulation,it proves that the impeller under this optimization performance could satisfy the impeller operating demands.Therefore,comparing with the traditional optimization design method,the remanufacturing optimized design based on the service mapping model is feasible in proactive remanufacturing for sustainable development.     

轮胎花纹泵浦噪声分析及低噪声轮胎花纹设计

以载重子午线轮胎295/80R22.5为研究对象,建立了分析有限元模型.利用ABAQUS模拟轮胎在路面上滚动的过程,获取接地区域花纹沟体积变化情况,以此作为轮胎泵浦噪声的分析边界条件.然后建立了花纹沟泵浦噪声分析模型,利用流体力学方法（Computational Fluid Dynamics,CFD）对花纹沟的流场特性进行分析.基于FW-H方程,应用LMS声学软件计算花纹沟的泵浦噪声,并确定花纹沟的声源位置.结果表明,花纹沟泵浦噪声主要由花纹沟壁面所受到的动态压力引起,在低马赫数下,偶极子声源占主要成分.在此基础上,提出了花纹降噪结构,花纹泵浦噪声降低了1.73 dB;结果表明,花纹沟壁面的动态压力与花纹的泵浦噪声有明显的相关性.     

燃气轮机叶片热障涂层隔热效果计算

热障涂层能提高叶片的耐高温和耐腐蚀性能,从而提高燃气入口温度,使增大燃气轮机效率成为可能。主要根据燃气轮机的结构特点,从热力学角度分析叶片的传热特点,建立一维稳态模型,从理论上分析如何计算热障涂层的隔热效果,为近一步研究热障涂层提供一种实用的理论比较方法。计算结果表明,当叶片基体材料可以承受1173K时,燃气入口温度可以达到1749K,在叶片上分别喷涂0.5mm和1mm厚热障涂层后,相对于无涂层,燃气入口温度可分别提高113K和190K。     

利用轴向力预测离心压缩机的级密封状态

根据离心压缩机转子所承受的、可实时监测的轴向力与级密封间隙的关系,提出了基于轴向力的离心压缩机级密封状态的预测方法.在分析叶轮两侧缝隙内泄漏气体流动的基础上,采用计算流体动力学方法对其进行仿真,得到轮盘及轮盖上的压力分布,由此计算出轴向力.把不同级密封间隙值及对应的轴向力作为输出、输入向量,对BP神经网络进行训练,以获得在线状态预测模型.测试结果表明,该模型对离心压缩机级密封的状态预测是有效的.     

基于轴向力的离心压缩机级密封的状态预测方法

本文讨论离心压缩机级密封状态的评估问题。根据离心压缩机转子所承受的、可实时监测的轴向力与级密封间隙的关系,提出了基于轴向力的离心压缩机级密封状态的预测方法。在分析叶轮两侧缝隙内泄漏气体流动的基础上,采用计算流体动力学方法对其进行仿真,得到轮盘及轮盖上的压力分布,由此计算出轴向力。把不同级密封间隙值及对应的轴向力作为输出、输入向量,对BP神经网络进行训练,以获得在线状态评估模型。测试结果表明,该模型对离心压缩机级密封的状态预测方法是有效的。