基于均匀设计的制冷小管径涡流管结构优化

为了更好地将小管径涡流管应用于油田伴生气的轻烃回收工艺中,采取均匀试验设计,选取涡流室直径、热端管长、冷端孔径3个对小管径涡流管制冷性能影响很大的结构变量因子,利用CFD软件对其在入口总压0.4 MPa,入口总温293 K,冷流比0.71下的制冷温差进行了结构优化计算,并对计算结果进行了回归分析,拟合并验证了经验公式,通过对经验公式寻优,得到了优化后的结构参数。对比优化结构与初始结构涡流管内速度场、温度与压力场分布发现涡流管结构优化后冷热分离性能更佳,同时计算对比了冷流比在0.71～0.79范围内优化结构与初始结构涡流管的制冷温差与单位制冷量,计算结果显示相同冷流比下结构优化后的涡流管制冷温差与单位制冷量更大。以上研究结果表明,采用均匀试验设计结合数值计算和回归分析可以对小管径涡流管的结构参数进行有效的优化调整,显著提高其制冷性能。     

内装式矿用潜水泵背叶片几何参数对泄漏量的影响

取内装式矿用潜水泵叶轮背叶片半径、数量、高度等6个几何参数为因素,每个因素选用3个水平,选用L18(37)正交试验方案设计18个方案.利用商用软件CFX,对N-S方程进行离散,选用标准的模型,利用结构化网格对18个设计方案的全流场进行数值模拟,分析内装式矿用泵后口环处的泄漏量.对泄漏量结果进行了板差分析,得到了背叶片几何参数对泄漏量的影响的主次顺序,并得出了最优的几何参数组合,并与无背叶片的情况作了对比.计算结果对内装式矿用泵背叶片的设计具有理论参考价值.     

平衡式双定子泵流量脉动理论分析

为了解平衡式双定子泵的输出性能,分析了1个作用周期内不同叶片数对泵流量脉动性的影响,得到了叶片数与瞬时流量之间的数学关系,并进一步探讨了双定子泵的起始相位角对内、外泵单独工作和滞后角对内、外泵联合工作流量脉动的影响.分析与计算结果表明:作用数为偶数且在1个作用周期内的叶片数≤9时,偶数叶片输出流量的脉动性较小,叶片数9的奇数叶片输出流量的脉动性较小.研究结果为平衡式双定子泵的设计提供了理论依据.     

涡流发生器在风力发电机组叶片上的应用

涡流发生器由于其能够产生强度较高的叶尖涡,有助于改善翼型的气动性能,在航空界已经被广泛应用。随着人们对风力发电的深入研究,涡流发生器在风电叶片上的使用探索也已经被业界逐步重视起来。通过对相关数据的计算与研究,确认要使叶片年发电有2%左右的提升,不仅与涡流发生器的几何形状、分布密度、安装位置等参数相关,还与叶片本身的气动性能相关。通过研究与分析,发现不同外形设计的叶片对涡流发生器的具体需求有所不同,其增功效果也有一定的差异。     

前伸式双叶片环保用泵的回归分析及优化设计

以某典型前伸式双叶片环保用泵为研究对象,选择了其叶轮进口直径Dj、叶轮外径D2、叶片出口安放角β2b、叶片包角θ四个几何因素,第一阶段选用L9(34)正交表进行正交设计,设计出9副叶轮,对叶轮、蜗壳在内的前伸式双叶片环保用泵进行数值模拟,获得9组设计方案额定点的效率、扬程及功率,应用极差分析与多指标综合平衡法选出泵设计的最佳参数;第二阶段在正交试验确定的最佳条件附近安排二次回归通用旋转设计,得到30组设计方案,采用CFD进行计算,分析结果以建立效率与各因素的定量关系,再通过响应面法精确得出泵的最佳设计条件.结果发现:在给定范围内,对泵效率影响的顺序为β2bD2θDj;对于中高比转速的前伸式双叶片环保用泵,其叶片出口安放角应取β2b=15°~25°.     

基于DOE及RSM的液力变矩器叶片数对性能的影响及优化

为解决一维束流理论难以有效地对液力变矩器叶片数进行优化的问题,建立液力变矩器三维流动设计分析平台,利用实验设计方法,研究了各叶片数对液力变矩器性能的影响,并在响应曲面基础上对叶片数进行了优化.结果表明,泵轮、涡轮叶片数对最高效率和起动转矩比有较大影响,泵轮、导轮叶片数对泵轮扭矩系数有较大影响.优化后,液力变矩器各性能指标均有提高.     

发动机冷却风扇叶尖参数优化

发动机冷却风扇是车辆冷却系统的重要组成部分,静压和轴功率是评价其气动性能的重要指标,而叶尖作为风扇做功的主要部分对风扇气动性能有较大影响.以发动机冷却风扇为研究对象,研究了风扇气动性能的计算方法和叶尖参数的优化方法.首先给出了风扇气动性能的计算方法,依据试验台建立风扇计算模型,利用模型仿真得到风扇在某一转速下的性能曲线,并与试验值进行了对比验证;然后以叶尖安装角、叶尖弦长、叶尖拱高为变量设计新风扇,基于正交试验法对各叶尖参数进行优化组合,给出了风扇叶尖参数的优化方法;最后通过风扇性能曲线、叶片压力图、叶片速度矢量图对优化结果进行分析,验证了优化方法的可行性.文中关于风扇叶尖参数的分析与优化方法,对发动机冷却风扇的设计具有指导意义.     

变量叶片泵叶片运动和稳定性的分析

引 言 在液压传动系统中,变量泵因为具有效率高,发热量小和易于实现自动控制等优点,已 经获得日益广泛的应用. 近年来我国在变量叶片泵的设计制造中取得了不断进展[1],为了进一步提高泵工作 性能,延长泵的工作寿命,深入地研究并确定泵的合理结构参数是十分必要的. 本文分析了叶片运动和受力,导出了叶片运动方程和动力学方程,为设计计算提供了一 定的理论依据.并根据上述方程编成程序在数字电子计算机上对 YBP—40(YBP-25)变量 叶片泵进行了详细计算,得出了叶片与定子间密封压力等的分布规律. 分析的结果还表明考虑由于摩擦系数变化所引起…     

浸没式喷水推进泵设计及装船后性能预报

为了设计浸没式喷水推进泵,以国外某喷水推进混流泵为对象建立了浸没式喷射模型,运用计算流体力学(CFD)瞬态模拟方法研究了2种转速时浸没式喷射对喷水推进泵水力性能的影响。研究表明,无论是低转速还是设计转速,浸没式喷射时喷水推进泵的扬程、轴功率、效率变化都小于1%,且叶片的空化无明显变化。由此,运用三元设计方法设计了一型适用于常规尾板式喷水推进的喷水推进泵,即按常规尾板式喷水推进的"船-泵-机"匹配方法选定喷水推进泵的设计参数,按基于环量的三元方法进行喷泵的水力设计,喷泵为6片叶片、9片导叶。最后,运用计算流体力学方法对实尺浸没式喷水推进器与船体的组合结构进行了数值模拟,结果表明,在设计航速时,该喷水推进泵完全浸没在水中工作的水力性能变化很小,进而得出浸没式喷水推进泵可以按照常规尾板式喷水推进泵的设计方法进行设计的结论。     

一种计算涡流室式柴油机工作过程的数学模型

本文提出了一种预测涡流室式柴油机工作过程和整机性能的数学模型,计算结果与实测值的比较说明,它可以反映喷油过程及发动机结构参数、运转参数对涡流室式柴油机工作过程和性能的影响,计算简单,便于推广.     

涡流室式柴油机放热模型的应用研究

柴油机放热率的计算是分析和提高柴油机性能的重要手段之一。作者对涡流室式柴油机放热计算的理论模型和经验公式作了进一步的分析探讨,并计算和分析了S195型涡流室式柴油机的燃烧放热率,为这一计算工具在这种柴油机上的有效应用提供了一些经验。     

基于CFD的潜液式液化天然气泵导叶设计

潜液式液化天然气(liquefied natural gas, LNG)泵工作时, 屏蔽电机和泵体全部浸没在低温液体中. 为减小泵的径向和轴向尺寸, 潜液式LNG泵采用了一种特殊结构的导叶. 在分析潜液式LNG泵导叶结构特点的基础上, 研究导叶进口喉部宽度和折转角对泵设计工况水力性能的影响. 首先, 设计不同几何参数的导叶, 并分别与同一叶轮进行匹配; 再通过ANSYS CFX软件, 采用标准k-ε湍流模型对各导叶分别进行全流场数值计算. 计算结果表明: 进口喉部宽度是潜液式LNG泵导叶的关键尺寸, 设计时需重点考虑; 进口喉部宽度存在最优值, 且最优值大于经验值; 进口折转角对泵扬程和效率影响较小. 因此, 设计导叶时可优先确定其他关键尺寸, 再通过调节进口折转角改善导叶的结构.     

泵出式圆弧槽无泄漏液体端面密封研究

研究了在泵出式液体端面密封面上用开圆弧槽的方法解决泵的密封问题.用有限单元法对圆弧槽密封面的压力分布进行了计算,并以液膜刚度比较大时的零泄漏为标准,对圆弧槽密封面进行了优化计算,得出了一系列优化结构参数.同时,按优化参数设计出泵出式圆弧槽液体端面密封,并对其进行了性能实验.结果表明,它的摩擦性能、密封效果和磨损性能均较好.     

轴流式喷水推进泵的三元设计

运用泵的三元设计理论和计算流体力学(CFD)数值计算方法对大功率、高效率轴流式喷水推进泵进行水力设计和性能预报,并对喷口轴向长度、叶轮叶片随边与导叶叶片导边的轴向距离以及叶顶间隙对喷泵水力性能的影响进行进一步计算与分析。从理论上说明叶轮叶片和导叶叶片之间存在最佳匹配距离,该最佳间距为标称直径的3%~4%。运用黏性雷诺时均方法(RANS)对所设计轴流式喷泵水力性能进行数值预报。研究结果表明:泵在设计流量点效率达到92.3%,同时也满足抗空化性能要求,且在较宽的流量范围内具有良好的水力性能。     

结构参数对内联式脱液器分离性能的影响

内联式脱液器是一种基于离心力作用并利用气液两相之间密度差进行气液相间分离的紧凑、高效型气液分离设备,因其可以减小自重及节省空间,且可在平台及海底应用而受到越来越多的关注。建立了一组内联式脱液器的数值结构模型,采用计算流体力学(CFD)方法对其进行数值模拟研究。通过分析内联式脱液器内部的速度场及压力场分布情况,总结出影响内联式脱液器分离效率及压力损失的关键结构参数,包括叶片结构参数、分离腔长径比、气体出口管管径及深入长度、排液管管径等。同时,针对叶片结构参数(叶片数目及导向出口角)对内联式脱液器分离性能的影响,进行了数值模拟研究,推选出涡流发生器内最优的叶片结构参数(叶片数目为8,叶片出口角度为45°),从而可为后续内联式脱液器的结构优化、分离性能提升以及降低能耗提供一定的参考。     

涡流室式柴油机连接通道流量系数的研究

本文建立了计算涡流式柴油机连接通道流量系数的热力学计算模型和二维数值计算模型.首次精确地计算出连接通道流量系数随曲轴转角的瞬时变化规律.研究和分析了通道结构参数和发动机运转因索对流量系数的影响,所建立的计算模型及其计算结果,对于改善和提高涡流室式柴油机性能,进一步提高其工作过程的计算精度具有重要意义。     

基于DSMC方法的涡轮分子泵跨流态抽气性能研究

基于直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法,可以计算获得涡轮分子泵叶列在不同稀薄气体流态下的抽气性能.通过改变涡轮叶列旋转速度、气体入口结构尺寸及被抽气体温度等参数,能够得到涡轮分子泵最大抽气效率和最大压缩比的变化情况.比较各参数在不同流态下对抽气性能的影响程度,并计算不同流态下涡轮叶列返流的变化.计算得出增大叶片速度在分子流态下对涡轮分子泵性能的提升最为明显,缩小气体入口面积可以提升涡轮分子泵压缩比等结论.从而为提升涡轮分子泵抽气性能提供了手段,拓展了涡轮分子泵的工作范围.     

叶片减振器静密封结构设计与性能分析

研究叶片减振器静密封的主要失效形式与密封性能,并完成其选型与结构设计.结合叶片减振器的密封性能及其对静密封的要求,利用非线性有限元力学分析方法对叶片减振器的O形密封圈结构进行建模、计算.优选O形密封圈结构的使用参数,确定叶片减振器静密封性能失效的准则,为叶片减振器静密封设计、优化与性能研究提供依据.根据叶片减振器的实际工作压力,验证了计算结果准确可信,并通过实车试验的可靠性考核,证明了利用有限元设计静密封结构的方法可行.     

基于CFD的液力变矩器等效参数性能预测模型

从保证冲击损失计算精度的角度出发,推导了一维束流理论性能预测模型中各参数基于计算流体力学(CFD)分析的等效表达式.从CFD分析结果中提取各叶轮的损失功率,运用最小二乘法确定各损失项的损失系数,进而得到液力损失的构成情况,为进一步改进设计提供依据.运用得到的等效参数与各项损失系数修正一维束流理论性能预测模型,修正后的等效参数性能预测模型的泵轮转矩系数与CFD分析最大偏差减小至3.2％以内.改变液力变矩器的叶形参数,使失速时泵轮转矩系数提高6.9％,最高效率降低2.5％.分别使用等效参数性能预测模型与CFD分析重新计算,等效参数性能预测模型的泵轮转矩系数与CFD计算结果偏差在7.3％以内,仍然保持较好的一致性.     

基于虚拟线圈假设的涡流制动器制动力矩计算

针对现有涡流制动器制动力矩计算方法中包含经验系数,妨碍涡流制动器制动力矩的精确计算和产品性能提升的问题,在原有圆盘假设的基础上,将涡流作用区域圆盘内的闭合涡流圆环等效成电流为涡流有效值、匝数为1的虚拟线圈.在综合考虑涡流去磁效应的前提下,根据毕奥-萨伐尔定律,推导得到涡流制动器的气隙磁感应强度,并利用能量守恒法计算涡流制动器的制动力矩.以电涡流缓速器为例,对推导出的计算公式进行验证计算.结果表明:试验曲线与理论计算吻合较好,该制动力矩计算方法能够很好地体现涡流去磁效应对制动力矩的影响.