自由曲面三元叶轮5轴数控粗加工刀位生成算法

针对自由曲面三元叶轮的特点，将鼓锥形刀具引入到三元叶轮粗加工中，提出了基于动态模型的刀位生成算法．该算法引入时间因素，即时计算各时间节点叶轮特征曲面，建立了动态模型模拟加工过程，能真实地反映刀具与叶轮的空间关系，降低了加工病害发生的可能性；采用等距离偏置法生成走刀轨迹，进而计算粗加工刀位信息，并通过干涉检验进行刀位修正．由于鼓锥形刀具与被加工曲面具有良好的曲率匹配性，从而增大了加工带宽，可实现宽行线接触加工．与此同时，通过对进刀深度、偏置距离的合理优化，避免走刀冗余，减少了刀迹总长度，从而提高了加工效率．实例证明由此生成的粗加工刀位具有高效、可靠的特点，效率比同直径球头刀具等距离偏置法提高约27．5％．     

Visual C++中下离心泵三维参数化设计软件

为了开发出新的离心式叶片泵的优秀水力模型,在一元和三元流动理论的基础上给出了叶轮设计中各种参数计算的经验公式;利用Visual C 平台编制了叶轮参数化计算软件,实现了叶轮的参数化设计计算,大大提高了叶轮设计的准确性和效率;在Visual C 平台上编制了基于PRO/E的三维参数化设计软件,利用程序语句对三维叶轮模型进行驱动,实现了叶轮的参数化和系列化设计,为离心泵内部的流场分析、叶轮NC加工以及开发新的离心泵优秀水力模型奠定了基础。     

三元整体叶轮曲面造型及其计算机辅助制造技术

针对一种三元整体叶轮,采用B样条方法对叶片中性面上顶部和根部的两组数据点进行了插值曲线的反算,进而构造出直纹面形式的叶片中性面和叶片曲面;研究了在五坐标机床上采用球头棒铣刀侧铣加工叶轮时的刀位计算方法,给出了在UG(unigraphics)环境下的叶轮曲面建模方法及其数控加工仿真步骤．研究表明将理论分析与几何仿真相结合,可以暴露问题。显著缩短研究时间,是复杂曲面设计与数控加工刀位验证的有效途径。     

离心式、混流式三元叶轮的优化设计

本文根据三元流动普遍关系式与离心式叶轮实际气体流动模型,提出了按叶片最佳负荷规律与叶道内附面层不分离准则为约束条件的优化设计方法;研究了叶片中面形状按_A(s)=const与_A(s)=As+B两种扭曲规律变化的三元翼型,分别进行了正反问题的设计计算;给出了程序框图与计算结果.本文还对研制成的三元等厚度翼型叶轮的离心风机作了综合性能试验,试验结果表明,在流量系数为0.193、压力系数为0.55时,风机的全压效率达到了92.6%.     

离心式叶轮三元流动的研究与计算

本文将三元流理论及叶片最佳设计理论结合起来,应用于离心式风机,提出一种简便易行的计算方案.推导了三元流动普遍关系式,根据所编的三元叶轮计算机源程序,设计计算了多种翼型方案,并在此基础上试制成三元后弯型叶轮风机.试验表明,样机的各种性能达到了预期的效果.     

径流式透平叶轮内部三元流动的计算方法及其特性分析

基于Ｄｅｎｔｏｎ对置差分格式，发展了径流式透平叶轮内部三元流动Ｅｕｌｅｒ方程的时间推进有限体积求解方法，并对一个车用增压器径流式透平叶轮的内部流动在多个工况条件下进行了计算分析，揭示了其内流规律，与准三元流动分析结果的比较表明：准三元流动模型由于抱略了流面厚度的变化，相应的流运输设计计算都有局限性。因而，对径流式透平叶轮应该采用全三元流动分析方法设计叶道，以求叶轮内流效率及透性能有较大幅度的改善。     

气动叶轮机械工程CAD技术研究

为了提高叶轮机械设计工作的效率,将ＣＡＤ技术与三元流计算结合起来,开发适合叶轮机械的ＣＡＤ软件。以ＡｕｔｏＣＡＤＲ１３／ｆｏｒＷｉｎｄｏｗｓ９５为基础,用Ｃ语言开发了６条用于叶轮机械ＣＡＤ的实用扩展命令,能够显示叶片形状,生成和显示用于三元流计算的网格及将三元流计算结果图形化处理,包括绘制流场矢量图和等值线图。全部扩展命令集成到ＡｕｔｏＣＡＤ中运行。生成图形与ＡｕｔｏＣＡＤ完全兼容。是叶轮机械三元流动计算有力的辅助工具。     

流体机械中的三元流动理论——不可压缩流体的流线曲率法

随着高速电子计算机的出现,叶轮机械三元流动理论在可压缩流体的叶轮机械中得到广泛应用。其效果之显著,促使人们力图推广其应用范围,水力机械行业也不例外。 本文应用两类相对流面理论的基本思想和方法,推导出适合于水力机械设计的三元流动基本方程和计算方法。文中首先依据质量守恒原理及牛顿第二定律,推导出适合水力机械的三元流动理论的基本方程组;其次把基本方程组化为沿S_1和S_2相对流面上流体流动所必须遵循的方程组;最后给出S_1和S_2相对流面上相应的流线曲率法的基本公式和计算方法。     

离心风机三元扭曲叶片叶轮中气固两相流动的研究

本文对三元扭曲叶片叶轮离心风机内粒子运动轨迹及叶轮磨损情况进行了理论分析和实验研究。考虑风机叶片的三元扭曲特性,推得一整套三元扭曲叶片粒子反弹的计算公式.对三元扭曲叶片和单圆弧叶片的碰点分布进行了计算比较,前者比后者的分布均匀程度有所改善。用靠背管测量含尘与不含尘时的风机特性是可行的.试验证明,本文所用的两相流物理模型,其理论计算与试验结果有很好的一致性,对设计和制造耐磨性较好、效率较高的风机有一定的实用价值.     

离心式压气机叶轮的三元流场计算与实验研究

本文在原有准正交面方法基础上提出了一个考虑上下游影响,考虑叶轮各种损失、有熵增的三元流场计算方法,并用这个方法对B型叶轮和AM42压气机叶轮的实验数据进行了比较。结果表明,考虑上下游影响的,有熵增的准正交面方法,其计算精度有显著的提高。     

一种机械增压器的逆向改型设计

本文为了增加某高原重载车采用的机械增压器流量,提出了一种叶轮改型设计方法。该方法将叶轮叶片型线沿流动方向分为两段,靠进口的一段保持不变,靠出口的一段则根据叶片出口角度,将叶片扭转角度作为均布载荷,保证在叶轮径向方向上,叶轮型线的几何角度增加速度相等。利用该方法,本文完成了不同叶片出口角的叶轮设计,并建立了有限元计算模型。计算结果表明,当增大叶片出口角度,机械增压器流量会显著提高,但是当出口角度大于90°,流量增加不明显,且压比对流量变化很敏感,叶片载荷增加。     

轴流桨特性准数与搅拌釜内能耗分配的理论计算

从搅拌桨的力与力矩平衡这两个基本方程出发，推导出轴流桨功率准数、流量准数与搅拌釜内能耗分配的理论计算式，并计算了桨叶的叶片安放角、盘面比、叶片形状、翼型、叶片的相对厚度、轮毂比对桨叶性能的影响。     

采用遗传算法的离心叶轮多目标自动优化设计

针对离心叶轮多目标自动优化设计,首先提出了一种离心叶轮参数化方法,通过对离心叶轮型线数据进行转换,分别建立了圆柱坐标系下叶轮控制参数与归一化长度参数之间的关系,采用非均匀有理B样条进行叶型重构,获得叶片和叶轮子午流道构型.将离心叶轮参数化方法、多目标遗传算法及商业化数值计算软件NUMECA相结合,建立起离心叶轮自动优化设计平台.以总压比和效率为设计目标,在设计工况下,采用该方法对Krain高速离心叶轮进行气动优化设计,获得一系列优化叶轮,并采用数值模拟方法对叶轮内部流动特性及其气动性能进行了比较分析.结果表明,优化叶轮的总体气动性能有不同程度的改善,在叶轮出口截面上流场分布更加均匀,总压比和等熵效率约提高了2.5%和1.0%,同时也验证了所发展的多目标离心叶轮自动优化设计方法的有效性.     

超低比转速高速离心泵复合叶轮短叶片的几何造型方法

离心泵叶片三维造型常用的平面翼型修型法计算工作量大,操作复杂.为此针对超低比转速高速离心泵复合叶轮短叶片的三维造型,提出一种基于Pro/E软件采用空间圆柱坐标系进行叶片三维实体造型,综合考虑短叶片进口位置、周向偏置度、偏转角等影响短叶片翼型设计的主要因素,在长叶片翼型基础上,进行适当修型,从而得到短叶片翼型.该方法操作简单,造型准确,便于叶片修型;生成的短叶片平顺光滑,可更准确地实现设计意图,为提高离心泵复合叶轮内部流动CFD数值模拟精度及其性能预测奠定可靠的基础.     

离心叶轮反求设计与四轴数控加工研究

对于具有复杂曲面外形的零件采用反求设计,可以大大节约设计时间和设计成本。在介绍自由曲面离心叶轮的三维点数据采集和UG曲面重构的反求设计方法的基础上,给出了基于UG的整体叶轮的四轴数控加工工艺及避免刀具干涉与过切的检查方法,并通过叶轮四轴加工实践,验证了通过反求设计制造叶轮的不失为一种快速有效的方法。     

深井离心泵的回归分析与数值模拟

选择了叶轮叶片出口安放角、叶片进口冲角、叶轮出口宽度及导叶进口宽度这4个几何因素,按中心组合试验方法,设计了30组方案．通过FLUENT软件,对冲压井泵的全流场进行数值模拟,获得了额定工况下30组方案的效率．采用四元二次回归方程拟合四因素与效率值之间的函数关系,通过求解回归方程以寻求最优几何参数组合．利用DesignExpert6．0．5软件对回归模型进行分析,得到二次回归响应面图．由图中发现：在给定的范围内,叶轮出口宽度对效率的影响最为显著,表现为等值线最密;导叶进口宽度与叶轮叶片出口安放角次之;叶轮叶片进口冲角对效率的影响最小,表现不显著．通过样机试制及试验,发现在设计工况下采用两级全流场的数值模拟值与试验值相当接近,误差在2％以内,验证了数值模计算的可行性．     

叶片包角对组合叶轮离心泵工作特性的数值研究

为了获得某型组合式叶轮航空燃油离心泵不同叶片包角下的工作特性,对其内流场特性进行数值模拟研究。分别采用定点法和曲线拟合法建立了组合式叶轮的三维模型;利用Pump Linx软件对泵的内流场和出口工作压力特性进行数值仿真计算;在进行样机试验验证数值模拟方法准确性的基础上,基于原包角参数设计基础上增大和减小叶片包角下,进行离心泵的内流场及压力特性研究。仿真结果表明:随着包角增大,叶轮流道内摩擦力的升高导致离心泵增压能力下降;而叶片包角减小,叶轮出口相对速度液流角增大,对泵的增压能力产生积极作用。在叶轮基本外尺寸确定的情况下,必定存在使得泵性能最优的叶片包角,所给出数值模拟方法可用于指导离心泵的工程设计与优化。     

快堆二回路钠泵叶轮与导叶叶片数设计探讨

快堆二回路钠泵是目前世界上最先进的第四代核电核心装备之一,在保证安全运行的条件下提升其运行效率至关重要.基于其原型样机的性能要求和限制尺寸,采用一元设计与CFD相结合的方式进行钠泵叶轮和导叶的水力设计并且探究钠泵叶轮叶片数与导叶叶片数的匹配规律.结果表明:只改变导叶叶片数时,不同的导叶叶片数对钠泵效率和扬程影响的最大差值分别为4.01 %和9.75%的设计参数.设计工况下钠泵叶轮与导叶叶片数的最佳匹配值为:叶轮叶片数为5、导叶叶片数为8,叶轮叶片数为6、导叶叶片数为9,叶轮叶片数为7、导叶叶片数为11,即导叶叶片数在叶轮叶片数的1.5倍附近时,泵的水力性能达到最优值.符合钠泵性能要求且水力性能最优的叶轮叶片数与导叶叶片数的匹配方案为:叶轮叶片数为6、导叶叶片数为11.     

车用涡轮增压器压气机叶轮几何参数优化设计和性能分析

针对车用涡轮增压器,研究了压气机叶轮几何参数的优化设计方法,分析了几何参数对压气机性能的影响,建立了压气机设计系统几何参数的优化策略.通过具体实例计算,对比了不同参数对叶轮性能的影响, 通过调整叶片的进出口角度、进口直径、出口宽度以及正确选择叶片出口叶尖间隙等措施进一步提高了压气机性能.所建立的叶轮几何参数优化选择方法,可用于车用涡轮增压器离心压气机的几何参数优化和性能预测.