掘进机回转台铸造工艺分析与优化

回转台是EBZ160掘进机关键部位,尺寸大,结构复杂,也是掘进机上受力最大的零件.为了有效防止回转台的铸造毛坯产生铸造裂纹、缩孔、夹杂等缺陷,保证铸造质量,对回转台的浇道和冒口进行研究后发现,冒口的位置位于回转台两侧有利于铸件整体的补缩,同时对铸造工艺参数进行修正,优化后参数为:底注包孔径50 mm,直浇道直径70 mm,横浇道直径70 mm,内浇道直径40mm(6个).经过实际检验,优化后的工艺大幅度提高了铸件质量和成品率.     

消失模铸造钢爪工艺的优化

对现有消失模铸造生产阳极钢爪工艺进行优化,原工艺中浇冒口设置在4个爪头处,优化后将浇冒口放在钢爪的上部平台上,实际浇注验证该工艺可行,生产的铸件质量较好,节约了机加工成本,又大幅度提高了生产效率.     

发动机涡轮静子优化设计系统开发

以大型有限元分析软件ANSYS为计算分析平台,开发了发动机涡轮静子结构优化设计系统。该系统将传统的经典强度计算理论、工程有限元数值计算方法以及现代优化设计技术相结合,建立了涡轮静子部件的结构优化设计平台。通过CAD参数建模技术与CAE分析技术的结合,实现了几何建模→数值参数化→有限元分析→遗传算法优化的完整的技术路线。以涡轮静子部件内环孔洞形状优化为例,进行了软件的实际应用,计算表明该系统为发动机涡轮静子结构的快速优化提供了一个强有力的高效设计工具。     

压边浇冒口系统充填过程的研究

本文根据水力学原理,提出了压边浇冒口系统充填过程的数学模型、并对充填时流体的流态进行了观察。水力模拟试验及生产测试的结果与给出的数学模型十分吻合.从而为压边浇冒口系统的充填设计提供了重要的工艺参数(有效截面比K和冒口体最大平衡充填高度h_(max))和理论计算公式,用以计算充填铸件型腔的最大压头、冒口及铸件型腔的充满顺序及精确计算铸件的浇注时间.文中提供了通用电子计算机程序。可供生产实用及教学,科研参考。     

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.     

采用样条曲面非轴对称端壁成型的高压涡轮动叶气动优化

为了提升高负荷涡轮级的气动效率,发展了基于样条曲面的非轴对称端壁造型方法。以该参数化造型方法为基础,结合高效智能优化算法和经过校核的数值仿真方法,建立了涡轮非轴对称端壁设计优化平台,并以某小展弦比高压涡轮级为研究对象,以效率为优化目标,以流量为约束条件,在级环境和发动机工况下开展了非轴对称端壁优化设计。结果表明：优化设计后的涡轮动叶相对于参考设计,涡轮级的总总效率提升0.26%;非轴对称端壁造型改变了动叶下端壁附近的压力分布,动叶吸力面侧压力系数相对于参考设计显著提升,这降低了动叶叶片通道内的横向压力梯度,抑制了通道中的二次流动;非轴对称端壁造型改变了叶片通道中的涡系结构,相对于参考设计,非轴对称端壁造型使得马蹄涡压力面分支在叶片通道内部沿着叶片压力面迁移,在靠近通道出口的位置才汇入通道涡,这削弱了通道涡的强度,进而降低了气动损失,提高了涡轮级效率。     

三元叶轮子午流道和叶片的优化方法

利用反问题计算间接对叶片进行参数化并结合神经网络技术，建立了一种基于三维黏性流动分析的叶轮优化设计方法．该方法将设计变量分为叶片的设计变量和子午流道的设计变量，并分别作为子系统和中心系统。首先，在子系统内保持子午流道形状不变，利用遗传算法对叶片进行优化．然后，在中心系统内利用试验设计理论安排训练样本，采用神经网络建立叶轮性能与子午流道设计参数之间的响应关系，同时计及叶片形状对叶轮性能的影响，对子午流道及叶片进行优化。该方法设计变量个数较少，通过将设计变量进行分类并分步优化，有效地减少了计算量，对三元叶轮的优化问题具有良好的应用前景。通过对一台混流泵叶轮进行优化，扬程和效率分别提高了7．43％和3．37％，从而验证了该方法的实用性。     

TC4钛合金涡轮叶片修复层的电解修形技术

针对涡轮叶片修复工艺链,电解加工是一种潜在的后续修形技术.为提高电解修形精度,对TC4钛合金涡轮叶片叶尖堆焊修复层的电解修形工艺进行了研究.通过建立电场模型,对工件表面电流密度分布进行了数值计算,研究阳极形状演化规律,并以此分析传统阴极工艺的缺陷形成机理.基于仿真结果,提出了改进阴极以消除过切缺陷,并建立试验系统,对堆焊修复后的TC4钛合金叶片进行电解修形的重复试验.结果表明:采用改进阴极,单组叶片修形时间80,s,修形后的叶片精度较高,表面粗糙度Ra≤0.8,μm,具有较好的重复性.     

基于ProCAST的大型铝合金横梁铸造过程模拟及工艺方案优化

采用铸造工艺模拟软件ProCAST对大型铝合金横梁砂型重力铸造充型和凝固过程进行了模拟，预测了铸造缺陷产生的区域并分析了原因。在此基础上，通过合理调整浇冒口系统的设计，并在局部区域配合使用冷铁增强冷却效果，消除了缩孔、缩松缺陷，优化了铸造工艺方案，为工艺实施奠定了基础。     

用于工业燃气涡轮叶片的超合金

用于工业燃气涡轮叶片的超合金美国马斯基根Ｃａｎｎｏｎ－Ｍｕｓｋｅｇｏｎ公司开发了一种牌号为ＣＭ１８６ＬＣ的新型镍基超合金。据称这种镍基超合金可浇铸成定向凝固的部件，所以ＣＭ１８６ＬＣ合金扩大了其应用范围，可用于浇涛工业燃气涡轮的定向凝固涡轮叶片。ＣＭ...     

Parametric geometry representations for wind turbine blade shapes

Based on the Joukowsky transformation and Theodorsen method,a novel parametric function (shape function) for wind turbine airfoils has been developed.The airfoil design space and shape control equations also have been studied.Results of the analysis of a typical wind turbine airfoil are shown to illustrate the evaluation process and to demonstrate the rate of convergence of the geometric characteristics.The coordinates and aerodynamic performance of approximate airfoils is rapidly close to the baseline airfoil corresponding to increasing orders of polynomial.Comparison of the RFOIL prediction and experimental results for the baseline airfoil generally show good agreement.A universal method for three-dimensional blade integration-“ Shape function/Distribution function” is presented.By changing the parameters of shape function and distribution functions,a three dimensional blade can be designed and then transformed into the physical space in which the actual geometry is defined.Application of this method to a wind turbine blade is presented and the differences of power performance between the represented blade and original one are less than 0.5％.This method is particularly simple and convenient for bodies of streamline forms.     

叶型逼近求解水泵水轮机双向流动的方法

为了求解水泵水轮机转轮内部的双向流动,提出了基于全三维转轮叶片设计模型的叶型渐近方法.该方法从水轮机方向设计目标叶型,并得到水轮机方向流场.再利用设计程序,从水泵流动方向设计叶型,用单纯形加速法控制速度矩分布变量,使得该叶型逐步逼近目标叶型,并得到水泵方向的流场,即得到同一叶型的双向流场.根据计算出的流场可以预估转轮的双向能量性能与气蚀性能.对一高水头水泵水轮机进行了设计计算,结果表明,该方法是可行的.     

轴流压气机低速模化设计的叶片造型

为了提高航空发动机高压压气机的气动性能,需要对高速压气机进行低速模化设计以开展试验研究.选取高压压气机后面级作为研究对象,给出了高压压气机低速模化设计的相似准则和模化设计流程,为低速模化设计提供了可以借鉴的准则.针对高速原型压气机设计工况点,制定模化设计目标,完成几何变换、通流设计、叶片造型及数值模拟.重点研究了叶片造型模化相似技术,在叶片造型设计上突破了几何相似的限制,通过三维积叠造型的设计方法保证了高低速压气机气动参数的相似性.研究为轴流压气机低速模化设计的叶片造型提供了可以借鉴的方法.     

切割片减振降噪的优化设计

为了研究切割片在工作过程中的振动及噪声问题,基于有限元方法,借助于 ANSYS APDL有限元软件建立了切割片有限元模型;采用反转法施加载荷,简化模型及分析过程,在振动特性分析中,得出调整切割片结构参数可以降低切割片振动幅度的结论;基于振动能量与速度的平方关系,以测试点的速度平方和为目标函数,设计了优化程序对切割片模型进行调整优化,获得了一组最优调整数据,为实际生产提供了参考依据。     

金属锯机锯片齿形参数的设计分析

针对金属锯机锯片磨损速度过快,使用寿命较短等主要失效形式,研究分析了齿形参数对锯切力和锯齿应力及其分布的影响规律.在此基础上,以较小的锯切力和锯齿应力水平、合理的锯齿应力分布为目标,给出了合理的齿形参数.     

锯片齿形参数优化

针对金属锯机锯片磨损速度快，使用使用短等主要失效形式，研究分析了齿形参数对锯切力和锯齿应力及其分布的影响规律。在此基础上，以较小的锯切力和锯齿应力水平、合理的锯齿应力分布目标，给出合理的齿形参数。     

两个离心压气机叶轮的设计与性能比较

采用离心压气机计算机辅助集成设计系统,设计了两个不同子午形面和叶片角的离心压气机叶轮.对这两个离心压气机叶轮内部流场进行了三维粘性计算,给出了计算结果.计算结果表明,在一定范围内,降低叶片轮缘-轮毂方向的负荷可以提高叶轮效率,后加载方式可以改善离心压气机叶轮性能.叶轮进口尺寸相同的情况下,子午形面和叶片角的变化对叶片负荷分布有较大影响.     

陆空平台旋翼叶型参数气动性能多目标优化研究

陆空平台兼具旋翼无人机和无人车的特点,对各种室内外复杂作业环境均有较佳的适应性,但不同作业环境对旋翼的升力、悬停效率等气动性能的需求并不一致,单一叶型难以满足这种差异化需求.针对此问题,基于类函数/形函数方法,以伯恩斯坦多项式对翼型弦长、扭转角和旋翼前缘位置沿径向的分布进行了参数化表述,实现原旋翼叶型的三维参数建模重构,随后采用数值方法进行了关键叶型参数对气动性能的敏感性分析.计算结果表明,翼尖附近的弦长和扭转角对气动性能影响较大,且弦长和扭转角间存在明显的交互效应.据此以升力和品质因子为目标,对原旋翼叶型进行了多目标优化设计并进行了试验验证,试验结果表明,高升力叶型的旋翼升力系数提高了13.2%,高品质因子叶型的旋翼品质因子提高了37.8%,基于伯恩斯坦多项式与类函数/形函数方法结合的叶型三维参数化优化方法,能够有效提升旋翼升力或品质因子等气动性能指标.     

Bezier曲线设计涡轮叶片造型与CFD验证解析

通过选取某尺寸的涡轮和流量值作为案例,解析了运用Bezier曲线设计涡轮叶片造型的过程,进行了计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)验证,得到涡轮机械性能预测曲线,验证了涡轮叶片造型设计。     

精锻叶片模具三维型面优化技术

基于有限元模拟技术,对包括切边工序在内的叶片精锻过程进行了准确模拟,并针对叶片锻造过程中叶身型面产生的尺寸偏差,采用模具型面直接补偿的方法对叶片精锻模具进行了三维优化设计.通过模拟,定量给出了锻件型面的尺寸偏差,建立了偏差类型与型面变形之间的关系.以锻件型面偏差总量最小为优化目标,设计了基于变化的权重优化算法,准确计算了模具型面各节点上的插补值,并利用B样条曲面构建技术对优化后的模具型面进行了重构.开发了模具型面直接补偿优化设计系统,并对镍基叶片模具进行了优化设计.结果表明,模具型面偏差明显减小,优化效果显著.