瞬态CFD仿真分析在泵压差流量计算中的应用

泵类产品CFD仿真分析中的一个重要内容是确定压差和流量,稳态流量分析的结果对泵体实际结构比较敏感。本文采用瞬态CFD分析方法,使用SolidWorks Flow Simulation仿真分析了某典型泵结构的流场,得到了压差-流量曲线,仿真分析结果与实验数据非常吻合。     

双螺杆挤出机流场数值模拟中流道进出口边界条件的探讨

在对双螺杆挤出机流场的数值模拟中,流道进出口边界条件的设置一直是一个颇具争议的问题。由于事先无法获得计算域进出口平面上的真实边界条件,研究人员在进行双螺杆挤出机的流场分析时,大都采用放松边界条件。为了考察放松边界条件对双螺杆挤出机流场数值模拟结果的影响,本文采用聚合物流动分析软件POLYFLOW,在流量恒定的前提下对双螺杆挤出机流道进出口给定三种不同分布形式的速度边界条件,对其流场进行了数值模拟。数值计算结果表明,在体积流量恒定的条件下,流道进出口不同分布形式的速度边界条件对流场的影响主要集中在进出口附近区域,但对离进出口边界较远的流场影响很小。一般而言,当计算域所对应的螺杆较长时,可以忽略流道进出口的放松边界条件所引起的误差;当计算域较短时,不宜直接采用放松边界条件,而应根据螺杆的实际构型．在计算域的进出口增加适当长度的发展段。     

基于CFD的摆线泵进出油腔对容积效率影响的分析

为提高摆线泵的容积效率,优化泵内部的流场分布,减少回流和空化现象.利用CFD方法对摆线泵内部流场进行数值模拟,定量分析月牙状进出油腔对泵容积效率的影响.仿真结果表明,适当减小G0并增大F0可以改善泵的内部流场分布,提高容积效率.仿真结果可以为摆线泵的结构设计提供参考.     

不同原油粘度下输油泵流体噪声特性仿真研究

以探究原油粘度变化对输油泵正常运行噪声的影响为目的,以ZA150型输油泵为研究对象,基于Fluent仿真平台对输油泵流体动力噪声进行仿真分析。蜗壳内静压分布模拟采用RNGk-ε模型,瞬态噪声模拟采用LES大涡模型。结果表明：粘度是影响输油泵流场变化的关键因素。粘度增大将降低蜗壳内静压分布差异。噪声强度随粘度增加而减小,当原油粘度增加至579.1 mPa·s时,特征频率最大值由轴频转为叶片基频。     

轴流涡轮转子下游多边界盘腔燃气入侵数值研究

研究涡轮燃气入侵对发动机性能和可靠性具有重要意义,但现有研究多集中于动叶上游盘腔,需要深化对动叶下游盘腔燃气入侵问题的研究。以某高压涡轮及其下游二次空气系统为研究对象,采用三维定常数值模拟探究了适用于转子下游多边界盘腔燃气入侵仿真方法,分析了不同压比下封严流量和燃气入侵特性,并研究了盘腔内部流动机理。结果表明：采用压力边界条件的仿真结果更符合多边界盘腔流动现实。各封严流量随盘腔进口压力增加而增大,但梯度逐渐减小,轮缘封严达到最小流量后基本呈线性变化,而盘腔内部封严流量趋于稳定。在阻止主流入侵的最小封严流量附近,轮缘封严压力分布难以判断主流是否入侵盘腔内部,而轮缘封严齿间流体温度是判断主流燃气入侵盘腔内部的重要参数。     

瞬态CFD仿真分析在旋转机械计算中的应用

旋转机械的CFD仿真分析过程中的一个重要内容是确定压差和流量,常规使用的稳态流量分析结果对泵体实际结构比较敏感。本文采用瞬态CFD分析方法,使用SolidWorks Flow Simulation仿真分析了某典型泵结构的流场,得到了压差-流量曲线,仿真分析结果与实验数据非常吻合。这种新方法对泵、风机等旋转机械有着较好的计算精度和计算效率。     

下运带式输送机断带抓捕液压缓冲系统研究

为有效吸收下运带式输送机断带抓捕过程存在的冲击,提出了一种下运带式输送机断带抓捕液压缓冲系统,分析了系统工作原理,基于AMESim建立了系统仿真模型,仿真分析了溢流阀开启压力、液压软管通径及长度、蓄能器气囊容积及充气压力对液压缸位移及液压缸有杆腔压力的影响规律。仿真结果表明,溢流阀开启压力越大,液压缸位移越小,液压缸有杆腔压力峰值越大;液压软管通径越大,液压缸位移越大,液压缸有杆腔压力峰值越小,但当液压软管通径增大到一定程度,其对液压缸位移的影响程度减小;液压软管长度越大,液压缸位移和有杆腔压力峰值越小;蓄能器气囊容积越大,液压缸位移略有减小,液压缸有杆腔压力峰值无变化;蓄能器充气压力越大,液压缸位移略有增大,液压缸有杆腔压力峰值基本不变。     

磁力驱动微泵设计及优化

为提高收缩/扩散管无阀微泵的性能,设计了磁力驱动式无阀微泵,并利用ANSYS软件对微泵的整流部件收缩/扩散管和单腔微泵整体结构进行流体仿真,得到了微泵的结构优化参数.仿真和实验结果表明,流量随着管长、最小宽度、扩张角、泵腔半径的增大存在极大值.磁驱动微泵的流量在驱动电压12 V、驱动频率为25 Hz时达到最大值.     

双螺杆挤出机模具过渡和稳流段流场的数值模拟

采用Carreau模型描述熔体的黏度特征,使用POLYFLOW软件数值模拟了异向旋转双螺杆挤出机模具过渡和稳流段的三维等温流场。在不同的工艺参数下,分析比较了模具过渡和稳流段内的速度场、压强场、剪切速率场、剪切应力场以及黏度场。结果表明在模具过渡和稳流段内,螺杆的旋转是该聚合物熔体流变性能的最大影响因素,螺杆头对高黏度熔体的影响范围不大,只限于螺杆头的周围;进入稳流段后,在稳流段作用下熔体的流动逐渐变得稳定均匀;在本文讨论的转速和流量范围内,转速和流量的增加,分别会在不同的区域使熔体受到的剪切速率和剪切应力明显地增大。研究结果为某企业设计双螺杆模具和优化工艺条件提供理论依据。     

固体火箭发动机喷管扩散段破损流场仿真研究

为获取某型带长尾管的固体火箭发动机在工作过程中扩散段不同破损程度对其性能影响规律和影响机理,采用CFD方法对其进行建模仿真分析,通过对比不同破损程度下的流场分布和推力变化,揭示了该型发动机喷管扩散段破损对其流场和性能的影响规律;研究发现,气体从缺口处流出部分在轴向截面上基本呈扇形,在扇形弧线和半径相交处存在角结构;流场等值面可以划分为缺口处等值面、非缺口处等值面和两者之间相互作用等值面三部分;喷管在扩散段端口破损后会对下游流场产生影响,对上游流场影响非常小;随着扩散段端部缺口的增大,喷管推力方向与喷管轴线夹角逐渐增大。     

模糊控制在双螺杆挤出压片机中的应用及MATLAB仿真实现

双螺杆挤出压片机的螺杆电机由于受到负载的非线性影响,使得压片机系统的鲁棒性较差;根据模糊控制器对参数变化不敏感,鲁棒性强的优点,采用模糊控制器来控制螺杆电机调速,可提高螺杆电机的鲁棒性,改良双螺杆挤出压片机的机器性能;通过MATLAB/Simulink仿真软件,建立一个带有模糊控制器的双螺杆挤出压片机螺杆直流电机控制系统模型;仿真试验表明,模糊控制器在电机调速中的应用是可行的;该方法改良了电机调速系统的性能,提高了压片机控制系统的适应能力和鲁棒性。     

电机转速变化对输油泵内部流场影响的仿真研究

旨在利用ANSYS Fluent研究电机转速对输油泵蜗壳内液体动力噪声特性的影响。以ZA150-4400输油泵为研究对象，采用RNGk-ε模型模拟不同转速下的流体静压分布和内部流场的流动瞬态特性。结果表明，电机转速是影响输油泵蜗壳内静压分布和流体瞬态特性的主要因素。不同粘度蜗壳内部流场呈现不同的分布状态，粘度越大，静压值越小，当原油粘度一定时，电机转速越低，蜗壳内的静压力波动越小。当电机转速下降到临界值时，蜗壳内壁上的静压力大致相等。     

磁力驱动串联式双腔微泵设计及性能测试

针对无阀微泵背压能力较弱等问题,采用MEMS技术制作出不同结构参数的双腔和单腔微泵体,构建了基于电机驱动的磁力式双腔串联无阀微泵测控系统.实验结果表明,泵腔面积相等的情况下,圆形泵腔的微泵流量大于椭圆形泵腔的流量;随着驱动频率的升高,双腔串联微泵的流量呈现高斯分布,并在20 Hz附近处出现流量峰值,微泵的最大流量可达1.5 mL/min,微泵的截止背压为170 mmH2O,双腔串联微泵比单腔微泵的流量增大约80％.     

电潜离心泵内流场及外特性的数值模拟分析

针对目前油田使用的两种不同叶导轮结构的电潜离心泵,包括传统径向流泵和聚驱用混向流泵,采用计算流体动力学(CFD)研究方法,建立电泵内流场的数值仿真,在流量80～200m³/d范围内,研究泵输送不同运动黏度为1～40mm²/s介质时特性差异。在介质黏度为1和40mm²/s,流量为80～180m³/d工况下,使用FLUENT软件选用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法进行求解,分析两种泵在不同工况下的内部流场变化规律,通过流场分析探究叶轮结构对泵外特性的影响机制。仿真得到泵的扬程、效率曲线,发现泵性能出现变化的工况点与叶轮内流场分析结果相对应,并根据泵叶轮的内流场分布和泵的性能曲线分析两种泵所适用的工况。结果表明,径向流泵适用于大流量和高黏度工况,混向流泵适用于较低流量和中低黏度工况,为不同工况下泵的选择及泵的优化提供理论依据。     

微型人造血管壁面特征对血液流动的影响

针对3D打印和喷丝成型两种不同微加工方法制备的人造血管壁面特征对其内部液态流场的影响开展仿真研究。借助商用Comsol软件,研究了不同壁面拓扑形貌,结构尺寸和流体粘度等因素对人造血管内部流场的影响规律分析。结果表明:3D打印制备的人造血管内壁面凸起阵列结构在流场内形成了液体滞留区,该区域面积不随液体粘度的变化而变化,而会随着凸起结构尺寸的变大而变大;当滞留区带有血栓时,滞留区域面积进一步增大,容易引起血小板富集,因此,3D打印的人造血管壁面凸起结构对于血栓具有诱发和强化的作用。     

串联压电微泵特性研究

介绍了一种压电驱动的串联无阀微泵.基于收缩管/扩展管整流特性的分析,建立了微泵输出特性的表达公式.采用有限元仿真软件ANSYS对微泵内流体的流动过成进行了数值模拟,结果显示,在相同的驱动条件下,串联无阀微泵的工作性能优于单腔无阀微泵的工作性能.泵流量随着驱动电压的增加而增加.当固定的驱动电压下,存在最优的压电层厚度使得泵流量最大.研究结果为串联微泵的优化设计提供了依据.     

短叶片长度对固液离心泵内流场影响的模拟研究

为了研究短叶片长度对长短叶片离心泵叶轮内固液两相流场的影响,应用CFD软件对5种不同短叶片长度的离心泵中的固液两相流场进行数值模拟,分析并对比5种离心泵中压力及固相体积浓度变化规律.结果显示:5种离心泵中的压力沿着半径增大方向呈增大趋势;且相同半径处,工作面压力总是大于吸力面;在一定程度上减小短叶片长度,压力分布更均匀,颗粒浓度的变化曲线更平缓,同时叶轮中固相颗粒的高浓度区域大大减小,从而能够减弱各种不稳定因素的影响,保持良好的流动状态,提高离心泵的水力性能和抗磨损性能.所得结论为离心泵的改良和设计提供非常有价值的理论基础.     

扩散式旋风除尘器三维气相场的数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)的数值方法,用RSM模型模拟计算扩散式旋风除尘器内气相流场的三维速度分布和压力分布。模拟结果显示:在反射屏以下部分,其速度和压力变化不明显;反射屏顶部以上速度呈"三峰"对称分布;压力损失最大的位置在排气管下端与进气口下端相平齐的位置。     

摆线泵CFD模拟分析

本文应用FLUENT软件的动网格模型对某汽车用摆线泵进行仿真分析,得到了该泵内部的流动与压力分布情况,以及不同工况下该泵的流量特性曲线。     

再磨过程的泵池液位和给矿压力双速率区间控制

赤铁矿再磨过程是以矿浆泵频率为输入、以给矿压力为内环输出、以泵池液位为外环输出的强非线性串级工业过程.当赤铁矿粒度分布大范围变化,导致一段磨矿与磁选矿浆流量和再磨排矿流量频繁波动,使泵池液位频繁波动,造成内外环频繁波动.本文将上述动态特性变化用未建模动态来描述,通过设计消除前一时刻未建模动态补偿信号叠加于基于线性模型设计的反馈控制器,采用一步最优前馈控制律和提升技术,提出了泵池液位和给矿压力双速率区间控制算法.给出了所提控制算法的稳定性和收敛性分析,通过半实物仿真实验表明所提出的控制算法可以将处于频繁随机波动的泵池液位和给矿压力变化率控制在目标值范围内.