一种计算低比转速离心泵加大系数的方法

依据离心泵叶轮出口宽度、比转速的计算式推导得出了计算低比转速离心泵流量、扬程及比转速放大系数的计算公式,公式体现了放大系数和叶轮水力参数间的关系。提出了建立在离心泵性能预测基础上的理论计算低比转速离心泵最佳流量、扬程及比转速放大系数的方法,解决了泵行业一直依据经验统计值确定其放大系数不能使低比转速离心泵在设计点效率最高这一问题。实例表明:提出的方法能够提高低比转速离心泵在设计工况点的效率,充实了低比转速离心泵的设计理论。     

低比转速叶轮的优化设计

本文将优化理论应用于低比转速叶轮主要几何参数设计,针对其圆盘摩擦损失过大的特殊性,提出了区别于现行设计理论的参数确定方法。本方法建立的数学模型以降低叶轮外径值为追求目标,以求克服防碍改善低比转速叶轮效率的主要矛盾。     

多级节能水轮机的设计

一种多级叶轮的轴流式水轮机（专利号：ZL200820009346.8）。它是在水轮机壳内的同一根转动轴上依次串连了多个旋转叶轮,在每个旋转叶轮的前面设置一个固定的整流叶轮来连接水轮机壳和支撑转动轴。它主要通过固定整流叶轮来控制水流的冲击方向、多级旋转叶轮充分回收水能和有效利用尾管水头的吸力等三种途径来节约能量,从而可以大幅度地提高水轮机的水能转化效率10%左右。尤其是在水头与负荷发生变化的条件下,能更好地保持水轮机运行的稳定性,提高水轮机的平均效率。应用本发明的技术原理,还可以制造多级节能汽轮机及其它流体动力机械。     

基于Kriging近似模型的轨道主冷叶轮多目标遗传优化

为最大限度地减小叶轮质量,通过反求模型和网格密度精度的分析,对叶轮结构进行数值计算,并构造了拉丁超立方试验设计模型和Kriging近似模型,得到叶轮结构的采样空间和高精度的近似模型用来代替数值分析,提出了轨道轴流风机叶轮结构多目标遗传优化方法。采用该方法分析了主要技术参数对叶轮结构受力的灵敏性,并找出了对叶轮结构应力影响最大的参数。叶轮结构通过优化后,质量减小了31.7%,大大节省了材料的成本,最大应力值也由初始方案的21.5MPa变为16.5MPa,有效地提高了叶轮的力学性能。优化后通过滑环引电器和动静态应变测试系统对风机叶轮进行动静态试验,并设计了叶轮旋转机械的工艺工装和试验方案,试验结果与计算结果十分吻合,且动应力相对很小,因此,叶轮具有良好的力学和振动性能,在工程应用中具有较高的价值。     

计算离心泵面积比和蜗壳面积的方法

依据离心泵的面积比原理,推导得出了计算离心泵面积比的计算公式,公式体现了面积比值和叶轮、蜗壳的水力参数关系。提出建立在面积比原理基础上、低比转速离心泵在加大流量设计后的面积比、蜗壳第八断面面积的计算方法及公式,面积比及蜗壳的第八断面面积和泵的流量加大系数、比转速加大系数得到了联系,也和叶轮、蜗壳的水力参数有关。解决泵行业一直依据经验统计值确定面积比而不能使低比转速离心泵在设计点效率最高这一问题。实例表明:提出的计算方法能够提高低比转速离心泵的效率,充实低比转速离心泵的设计理论。     

镁合金冷却叶轮的动态特性分析

使用ANSYS7．0软件对镁合金冷却叶轮替代铝合金冷却叶轮进行动态特性的有限元分析。计算叶轮在工作转速和极限转速两种情况下的应力分布状况,进行强度校核和疲劳寿命计算;通过振动模态分析,得到叶轮的固有频率和固有振犁等主要模态参数。计算结果表明,用镁合金替代铝合金,不仅可以减轻冷却叶轮的总体重量,还可以提高安全系数,延长零件寿命,改善叶轮的振动性能。     

风机叶轮强度及模态分析

对于某离心风机叶轮,利用有限元方法计算了叶轮在工作转速下的应力分布,依据应力分布对叶轮进行了改进,并对改进后的叶轮进行了强度校核;通过振动模态分析,得到叶轮的固有频率和振型等主要模态参数。计算结果表明叶轮设计合理,可以满足使用要求。该方法对提高产品可靠性和减少设计周期有重要意义。     

仿蛇怪蜥蜴推进装置运动仿真分析及试验研究

通过模仿蛇怪蜥蜴水上奔跑时腿部运动姿态,设计了一种仿蛇怪蜥蜴推进装置。在前期理论分析基础上,着重讨论了仿生推进装置性能随叶轮转速的变化规律,应用计算流体力学模拟了推进装置的三自由度运动,分析了转速对仿生推进装置的推进速度、推进力和升力等参数的影响,进一步开展了原理试验。仿真和试验结果表明,增大叶轮转速可提高仿生推进装置的推进速度,但存在一定的临界范围,超出此范围,增加叶轮吃水深度可有效提高航速。     

仿蛇怪蜥蜴推进装置运动仿真分析及试验研究

通过模仿蛇怪蜥蜴水上奔跑时腿部运动姿态,设计了一种仿蛇怪蜥蜴推进装置。在前期理论分析基础上,着重讨论了仿生推进装置性能随叶轮转速的变化规律,应用计算流体力学模拟了推进装置的三自由度运动,分析了转速对仿生推进装置的推进速度、推进力和升力等参数的影响,进一步开展了原理试验。仿真和试验结果表明,增大叶轮转速可提高仿生推进装置的推进速度,但存在一定的临界范围,超出此范围,增加叶轮吃水深度可有效提高航速。     

基于MATLAB的物料运动分析

通过分析叶片式抛送装置工作时出料直管中物料与气流的相互作用及关系,在建立物料流经出料直管运动方程的基础上,采用计算机分析软件MATLAB对物料经过出料直管的运动进行数值模拟,并通过与相关文献试验值的比较,检验了数值模拟的可靠性。为进一步优化出料直管几何参数、合理选择抛送叶轮的转速,降低抛送装置功耗,提高抛送效率提供依据。     

叶轮进口宽度对液力透平性能的影响

针对叶轮进口宽度对液力透平性能影响规律的认识不足问题,建设了一开式液力透平实验台,对一单级液力透平进行了实验研究,得到了该比转速液力透平的外特性曲线。采用结构化网格技术对液力透平进行了全流场数值计算与分析,数值与实验相结合,验证了数值计算的准确性。对不同进口宽度透平叶轮的数值计算结果分析表明,随着透平叶轮进口宽度的增加最高效率点向大流量偏移,大流量时的效率逐渐增加;对于一定几何参数组合的液力透平,存在最佳叶轮进口宽度使液力透平最优工况点效率最高;透平的流量扬程曲线随叶轮进口宽度的增加变得更加平坦;透平的轴功率变化相对较小。     

Design optimization of mixed-flow pump impellers with various shaft diameters at the same specific speed

In this study, the hydraulic performance of a mixed-flow pump depending on the impeller hub ratio was analyzed using Computational- fluid-dynamics (CFD). The impeller inlet shape varies according to the hub ratio even at the same specific speed. It is important to ensure an optimum impeller design according to the hub ratio in order for the impeller shape to provide the desired performance at constant specific speed. The design variables of inlet part for meridional plane and vane plane development were defined for optimum impeller design. The objective functions were defined as the total head and total efficiency of the mixed-flow pump impellers. The optimum impeller design was carried out by controlling the design variables of impeller inlet parts by using the Response-surface-method (RSM). The tendency of impeller design variables depending on the hub ratio was identified by analyzing the optimum impeller design. Further, the impeller shape was designed on the basis of the tendency of the design variables depending on the hub ratio. Finally, the performance of an impeller with the designed shape was verified by numerical analysis.     

叶片进口边位置对双吸离心泵性能的影响分析

针对一种国内生产的双吸泵,利用CFD软件对其内部流场进行数值模拟,依据一元理论对叶轮的水力设计进行检查。在不改变原叶轮设计的基础上分别将叶片进口边三次后移构造出三种叶型A1、A2、A3。数值计算结果表明:在任意工况下叶轮A2的效率比A1、A3的效率都高,且在最优工况下叶轮A2的最高效率比原叶轮的效率高5.8%,高效区也明显变宽。研究表明,在推荐值1～1.3以外时,叶片间有效进出口面积的比值并非越小,泵的性能越好;叶片进口边的位置对泵的性能有很大的影响,适当改变进口边位置可以有效地改善叶轮进口的流动状态。     

运用正反问题迭代法进行叶片式气液混输泵叶轮的水力设计

基于正反问题迭代,提出了叶片式气液混输泵叶轮水力设计的方法。叶轮叶片的初始几何形状根据给定的速度矩分布规律进行设计,通过叶轮内CFD三维流场分析结果,改进流道参数和速度矩分布规律以优化叶片几何参数和流场分布。外特性试验结果表明,设计叶轮可在较宽的流量范围及含气量范围下工作,最优工况效率可达44．0％,且能在短时间内输送100％的气体而不发生气堵现象,证明了该设计方法的有效性和可靠性。     

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。     

Modélisation des turbines radiales de suralimentation

To contribute to the global study of the turbocharging radial turbines, a model resulting in equations giving the turbine expansion ratio and the isentropic turbine efficiency is presented. These equations permit prediction at steady state of the performance curves of a radial turbine by using its geometry data. The model also permits finding the turbine working points which are not accessible by experience. The calculation of the expansion ratio is based on the combination of two states of the turbine, a static state in which case the impeller is blocked, and a dynamic state in which case the impeller turns with a constant angular speed. The calculation of the isentropic efficiency supposes that there is a reduction of the kinetic momentum between the volute inlet and the wheel inlet, and that there is a fluid slip at the wheel outlet. The proposed model has been tested on a radial turbine of type Garrett TA03 for turbocharged automotive engines, and presented excellent results.     

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。     

一种新型低速大扭矩水液压马达结构设计及仿真分析

由于径向马达进出口均采用一端盘配流方式，势必会存在高低压相通而引起容积效率低、泄漏量大等问题，提出一种新型两端盘配流低速大扭矩水液压马达，转速为200 r/min，压力为10 MPa，输出扭矩为128 N·m。采用天然海水或淡水作为工作介质，在其左右两端分别对进出口进行端面配流，可有效避免高低压连通引起的泄漏。通过理论计算和仿真分析对水压马达进行结构设计，确定关键结构参数。应用Solidworks三维软件进行三维绘制，并对各个零部件进行干涉检验，采用软件中特征功能进行整体流体域提取，并通过PumpLinx软件对其压力进行流场分析，进一步优化关键结构参数，最终为水液压马达的研制奠定理论基础。     

叶轮外径对前弯型液力透平性能的影响*

为研究前弯型叶轮外径对液力透平水力性能的影响,进行试验,获得了液力透平外特性数据,与计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)的结果进行对比分析,发现两者结果十分接近,验证了CFD模拟的准确性。利用CFD技术获得了215 mm、235 mm和255 mm叶轮外径液力透平的外特性曲线,发现随叶轮外径的增加,高效点向大流量区域偏移,在大流量区域,扬程大幅下降,轴功率小幅提升,效率有较明显提升,在小流量区域,扬程上升,轴功率略微下降,效率下降明显。对215 mm、235 mm和255 mm外径叶轮的速度场分析,发现随叶轮外径的增加,叶轮与蜗壳基圆之间的循环流量逐渐减小,流动状态得到明显改善,叶轮内水力损失也有较为明显的减小。利用理论公式推测改变了叶轮外径后的液力透平的高效点参数,发现普遍高于CFD模拟结果,分析产生差值的可能原因。对液力透平的轴功率、扬程进行理论分析,探讨其随叶轮外径增加的变化趋势。     

液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制

以液压型风力发电机组为研究对象,针对其液压调速系统恒转速输出问题,建立了定量泵-变量马达液压调速系统数学模型,得到了系统泄漏、系统压力瞬态调整和模型参数误差对机组恒转速输出的补偿控制数学模型。以数学模型为基础,给出了液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制方法。以30kV·A液压型风力发电机组实验台为仿真和实验基础,对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明,液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制方法具有较好的控制效果,可实现机组的恒转速输出的高精度控制。