基于水力设计的轴流泵叶片的三维建模方法

在实际设计轴流泵叶片时常采用圆柱层间无关性假设,设计被简化为平面直列叶栅的绕流命题,由二维设计结果无法直接检查叶片几何形态.在简要说明轴流泵水力设计原理及过程的基础上,通过实例介绍直接应用叶片水力设计结果与数据,包括对叶片几何形态有控制作用的等高线,实现叶片三维建模的思路和方法.采用该方法获得的叶片三维模型将真实准确地反映设计叶片的真实几何形状,与已报道的一些轴流叶片建模原理及过程有重大区别.可以提高最终成型叶片压力面和吸力面的光滑性,改进和提升叶片水力和空化性能.     

基于代理模型的轴流式喷水推进泵优化设计

基于代理模型的敏感度分析以及预测方法,对喷水推进轴流泵叶片结构参数进行了优化设计研究,选取叶轮叶片和导叶叶片的安放角作为优化参数,选择效率、扬程作为优化设计的目标函数;针对优化结果,采用数值模拟的方法进行了外特性以及空化性能对比分析.结果表明：导叶叶片安放角对喷水推进轴流泵性能影响较小,叶轮叶片安放角是影响喷水推进轴流泵性能的主要因素;优化后喷水推进轴流泵的外特性以及空化性能均得到提升,效率提高了3.5%.同时,结果表明代理模型优化设计方法可以较好的适用于喷水推进轴流泵的优化设计.     

提高小流量工况下轴流泵的效率

将开缝技术应用于轴流泵的叶轮上, 并选择合适的开缝翼型作为叶轮开缝的依据, 设计了一种新型轴流泵叶轮. 基于商用CFD 软件ANSYS CFX, 对常规轴流泵和开缝叶片轴流泵进行了数值模拟计算, 并分析了常规轴流泵和开缝叶片轴流泵在不同工况下的水力性能及其流场特点. 数值计算结果表明, 开缝技术提高了轴流泵在小流量工况下的水力性能, 并降低了进口压力脉动. 进行了两种轴流泵的水力性能对比实验, 结果表明, 开缝叶片轴流泵在小流量工况下的性能优于常规轴流泵, 证明了开缝技术能有效地提高轴流泵在小流量工况下的水力性能.     

叶片开槽对轴流泵空化性能的影响

为探究开槽叶片对轴流泵空化性能的影响,以350ZQ-70-H型潜水轴流泵为研究对象,对其不同空化余量下的流场进行定常和非定常数值模拟,对比分析原模型与改进后模型的速度矢量分布、压力分布、内部空泡体积分数及空泡体积变化等.结果表明:开槽叶片可以改善轴流泵的效率和扬程,提升轴流泵性能;开槽叶片增大了叶片进口处流动面积,降低了叶片进口处流速,使得轴流泵叶轮内压力的分布得到改善,从而对空化产生抑制作用;在空化的各个阶段里,开槽模型的空泡体积分数分布均有所降低,其中空化初始阶段最为明显,相比原模型下降了30.4%,有效抑制了空化的发展,空化性能明显提升.     

轴流泵叶片设计中叶轮出口液体速度矩分布

研究了轴流泵叶片设计中叶轮出口液体速度矩分布形式对叶轮出口液体速度、理论扬程、扩压系数、水力损失、叶片安放角、叶片扭角等参数沿叶片高度分布的影响情况,选择了幂函数和现有的二次多项式函数分布规律．研究表明,速度矩分布形式对叶轮出口液体速度、理论扬程、扩压系数、水力损失、叶片安放角、叶片扭角等参数沿叶片高度分布的影响是很大的,特别在轮毂处．在出口速度矩采用幂函数分布规律的情况下,幂为0．50～0．75时,流动和叶片几何参数分布较合理。     

关于研制高性能轴流泵模型叶片若干问题的探讨

本文简要介绍轴流泵模型的国内外水平,对现行的轴流泵叶片的设计方法提出质疑。在进行了大量模型试验以后,选出两付性能较好的转轮,进行了详细的试验研究。在此基础上提出:1)考虑轮毂、轮缘边界条件和进口预旋的影响,给定V_m和V_u的分布规律,以增加轮缘翼型安放角,减小轮毅翼型安放角;2)适当减小叶片外缘翼型L/t,使L/t毂=(1.3～1.4)L/t缘以减小翼型长度差,均衡叶片出口扬程;3)选用稍大的轮毂比,以扩大高效范围;4)叶片进口外缘修圆,以提高叶片的抗汽蚀性能;5)推荐一种进口部分薄,最大厚度离进口较远的高性能翼型等和常规设计不同的观点。并以试验结果为基础进行了理论分析。     

基于ANSYS的轴流泵转子系统有限元分析

为了研究预应力对便携式轴流泵叶片的应力及应变的影响,基于有限元理论,在Workbench平台上,采用ANSYS CFX软件对轴流泵内部流场和叶轮结构进行耦合求解.其中流场计算选用以雷诺平均方程为基础的SST k-ω湍流模型.结构计算采用弹性体结构动力学方程,对叶轮叶片在不同流量工况下的变形和应力分布以及各阶模态变化进行了计算.结果表明:在水体作用力和旋转离心力作用下,轴流泵叶片的最大变形发生在叶片进口轮缘处,且从轮毂到轮缘的径向方向上,变形程度逐渐变大;在叶轮压力面靠近轮毂附近区域出现应力集中,各工况最大应力值均远小于最大拉应力,能够满足强度要求;有无预应力对转子系统的各阶模态影响很小,且不同流量工况下各阶模态的变化也很小.     

轴流泵后导叶几何参数的试验研究

本文根据笔者对轴流泵所做的模型效率试验和流场量测结果,分析探讨了轴流泵后导叶各主要几何参数(诸如后导叶叶栅稠密度、叶片进口角和轴向间距等)与水泵水力效率的关系。结果表明,轴流泵的比转速越高,后导叶最佳叶栅稠密度越小,叶片进口角应越大;适当减小叶轮和导叶间的轴向间距,有助于提高泵的效率。文中提供的实测结果及得出的结论可供设计时参考。     

低比转速离心叶轮圆柱形叶片的三维建模方法

针对离心叶轮圆柱形叶片几何形状一般比较复杂,三维建模具有一定难度的情况,基于离心叶轮圆柱形叶片结构的特点,采用数学分析法求解三维圆柱形叶片表面控制节点的位置,为快速准确地建立叶片三维模型提供理论依据.通过实例详细介绍圆柱形叶片三维建模的过程和方法,针对传统水力设计中无法考察叶片进口边安放角的分布规律及光滑性,提出叶片进口边建模及修正其形态的方法.依据该方法可以直观考察和修正叶片进口形态,改进和提升叶轮水力和空化性能,也为叶轮流场的CFD模拟和数控加工奠定理论基础.     

轴流式泵设计中环量分布规律的分析

本文分析了在轴流泵设计中所采用的不等环量的分布规律.文中采用最小二乘法拟合了不等环量分布的二次曲线方程,推导出在叶片径向压力平衡的基础上轴面速度变化的数学表达式.     

螺旋叶片成形胎具的一种设计方法

运用解析几何方法，从等螺距旋面和螺旋线的参数方程入手，采用坐标系旋转等方面得出螺旋面的有关特性，并根据这些特性提出一种螺旋叶片水平形成胎具的设计方法，使一胎具即可压制多种导程的螺旋叶片。     

旋转射流钻头的叶轮设计

旋转射流钻头是一种新型高效水力破岩钻头，作为旋流发生器的叶轮，其性能直接影响破岩效果．文中分析了旋转射流钻头的内流场，在此基础上提出叶轮设计目标和要求，证明了对圆柱形叶轮，不存在既无径向流又等旋度的叶轮参数．同时，运用翼型绕流理论，推导出有关叶轮长度、半径、叶片安放角等参数与射流喷嘴直径、扩散角、旋度之间的关系式，分析并确定了叶片工作性能与来流压力的关系式．运用实例说明了这些公式的使用以及叶轮段水头损失的估算方法，可为叶轮的设计提供理论指导．     

设计蜗壳式混流泵的一种新方法

本文给出了蜗壳式混流泵的准二元理论设计方法;推导了叶片轴面流线方程;分析了设计原理和计算方法。文中以比转数为400的混流泵作实例,在计算机上算出了结果。     

多视几何与传统摄影测量理论

多视几何理论及其技术的发展为传统摄影测量领域提供了新的发展方向,然而如何将多视几何理论融入传统摄影测量并满足其实际应用的需求,仍然是有待解决的难题。多视几何理论与传统摄影测量理论相较而言均存在着一定的局限性,在其数据处理过程中的3个重要部分,包括初始数据、计算过程以及输出结果等,两者均存在一定的异同点。为弥补传统摄影测量的局限性,可采用多视几何理论与技术支持下的近景摄影测量与航空摄影测量方案,2种方案均可以克服传统摄影测量过程中数据获取的局限性,并增强数据处理算法的灵活性,从多视几何理论角度而言,又可提高数据处理的精度。实验验证针对地面近景摄影测量的实验是有效可行的。     

混流式水轮机转轮应力场的有限元分析

混流式水轮机是大型水电站的重要设备之一,在运转中,水轮机转轮的叶片上常常有疲劳裂纹发生,本文借助于有限元法给出了叶片中的应力场,并提出了产生疲劳裂纹的原因,同时还讨论了叶片的工作载荷,为研究混流式水轮机转轮叶片的疲劳强度提供了有用的资料。     

叶片式减振器的概率设计

目的采用概率设计理论为提高叶片式减振器批量产品的性能指标提供理论设计依据。方法通过概率设计,找出叶片式减器配合尺寸公差与额定阻力值散布状况的直接关系。从而确定影响减唇顺性能的主要配合尺寸公差。     

海洋浮体水弹性力学研究历史与现状

全面系统地介绍了海洋浮体水弹性力学的国内外研究历史与现状。将水弹性力学分为二维线性、二维非线性、三维线性、三维非线性等几类，并依次进行了论述。重点介绍了水弹性分析理论在超大型浮体的动力特性研究中的应用现状。     

道路平面线形设计对象模型

以计算几何，微分几何，数据结构理论为基础，动用面向对象技术思想，探寻了道路平面线形设计的特点，分析了现有国内道路软件平面设计对象模型的局限性，提出了道路线形平面设计对象模型。本模型首先建立道路中心线设计对象模型，然后以此为依托，利用平面法向曲线原理，运用层次分析法，建立了中央分隔带模型，边线模型，机非分隔带模型，交通岛模型，雨水口模型等。     

基于正交设计法的潜水泵空间导叶水力优化

运用正交设计法,对井用潜水泵空间导叶进行优化设计,选取潜水泵空间导叶的进口宽度、导叶叶片轴向长度及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离,以扬程、效率及轴功率作为评价指标,基于正交设计法设计了9组方案.通过数值计算及极差分析结果表明:导叶叶片轴向长度对潜水泵扬程和轴功率影响显著,导叶进口宽度对潜水泵效率变化较为敏感,保证一定的导叶叶片与导叶场域出口距离能改善潜水泵性能.基于多目标优化设计,可以确定本次研究的最佳方案组合为空间导叶进口宽度25 mm、导叶叶片轴向长度101 mm及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离20 mm.通过分析前三级叶轮效率、导叶出口静压及流线分布图看出,优异的空间导叶设计使导叶内部流体状态较好,保证叶轮效率维持较高水平,同时泵内流体保持较好的流动稳定性.     

GAP分析与区域生物多样性保护

人为活动对区域生境干扰导致濒危物种数量不断增加,是目前全世界范围内生物多样性保护工作面临的严峻挑战。为扭转传统保护思路难以适应现代生物多样性保护需求这一被动现状,人们开始采用一种基于景观和区域尺度的整体保护策略,GAP分析就是实现这种保护策略的主要支撑技术。该技术的核心是通过区域性的土地覆盖、物种分布和土地权属叠图综合分析,鉴别具有重要保护价值的“保护空白”,进而为合理的区域性生物多样性保护设计和土地利用规划,提供科学的决策依据。以美国的GAP分析计划为例,详细介绍GAP分析的基本技术过程,相关理论和实践研究进展及相关技术应用的主要限制因素,并针对我国生物多样性保护工作的现状和存在的关键问题,阐述了我国开展类似理论和应用研究的必要性、重点研究内容及其理论和实践意义。