清水离心泵再制造叶轮优化设计方法研究

针对广泛存在的数量众多、效率低下、结构陈旧、面临淘汰的离心水泵,探寻其叶轮再制造优化设计有效途径。基于ANSYS workbench联合CFturbo,提出一种叶轮参数化仿真建模和叶轮优化设计的方法,借助ANSYS workbench响应面优化模块,以扬程不小于原始泵为约束条件,效率为目标函数,采用拉丁超立方抽样方法设计41组实验,建立响应面代理模型,并采用MOGA算法对低比转速离心泵进行寻优。研究结果表明,该方法应用于某一低比转速离心式水泵,在其扬程不变的条件下,效率提高了2.11%,对清水离心泵叶轮再制造优化设计、提高离心泵运行效率有一定的参考价值。     

离心泵叶轮计算机辅助几何设计

改进离心泵叶轮的设计方法和设计手段是改进离心泵性能和提高离心泵效率的重要途径。本文在分析了目前的离心泵叶轮几何设计方法缺陷的基础上，给出了一种新的离心泵叶轮的计算机辅助几何设计方法，并在计算机上实现。该方法改善了叶轮的水利学性能，设计出的离心泵叶轮的轴面流线光顺，流道的过水断面面积变化规律符合设计要求，设计精确性和设计工作效率均大为提高。由于受篇幅所限，本文仅简述该设计方法的基本思想。     

缝隙引流叶片对低比转速离心泵性能的影响

低比转速离心泵由于叶轮直径大、出口宽度小、流道扩散严重等原因,导致其效率偏低且很难改善.缝隙引流技术可大幅提高低比转速离心泵的性能.为进一步分析缝隙引流技术对不同低比转速离心泵性能的影响,设计3种不同比转速的常规叶轮和缝隙引流叶轮.为便于分析比较,将同一比转速的叶轮在同一蜗壳内进行实验.实验结果表明:缝隙引流技术可有效地提高扭曲叶片叶轮的性能,且对不同低比转速离心泵性能的影响程度和影响区域不同;缝隙引流叶片包角和缝隙越小,对泵性能的改善越有利.     

论述离心泵叶轮切割方法

离心泵已广泛应用于国民经济的各行各业。在泵生产及应用过程中,人们经常遇到的问题是,泵的性能参数、设计要求及使用要求或多或少地存在偏差,这就要求通过最少的工作量或改变最少的零件,使泵的性能参数得到校正,以期满足人们对其性能的各种要求。本文讨论了离心泵叶轮切割公式及方法,并按照各种方法对现场离心泵叶轮进行切割试验,通过试验总结出一种快捷、可靠的离心泵叶轮切割方法。     

YX3120系列滚齿机修复与再制造方案

针对齿轮加工企业YX3120系列滚齿机随着服役时间增加而功能丧失、精度下降的问题,提出YX3120系列滚齿机修复与再制造方案;该方案主要包括拆卸、清洗、检测与分类、零部件再加工、再装配与检测等工艺过程,并重点对床身、工作台、大立柱、小立柱及刀架组件等关键零部件实施了修复与再加工;结果表明:再制造YX3120系列滚齿机功能与性能可达到新滚齿机出厂标准,经济及社会效益显著。     

不锈钢离心泵叶轮的激光焊接

离心泵叶轮加工质量的好坏将会对离心泵的性能产生重要的影响,然而空间扭曲形叶轮虽然效率高、性能好,但是难于加工,使用传统焊接方法容易产生形变,焊缝粗糙,内应力大,这大大的影响了离心泵的使用效能。通过将激光焊接技术应用于空间扭曲形离心泵叶轮的制造中,则可以有效的解决这些问题。结合阳江新力工业有限公司在离心泵叶轮制造中的生产实际,分析了激光加工技术的优势及其加工方法,并通过对焊缝宏观形貌和金相组织的分析与焊接接头拉伸性能测试表明激光焊接可以获得成型良好的焊缝,焊缝组织细小,热影响区窄,接头显微组织和力学性能优良,适合叶轮的制造。     

离心泵输送粘性流体时叶轮出口宽度的设计

粘性流体在离心泵内流动时，叶轮流道内附面层变厚，流动排挤作用增强，在计算分析叶片边界层厚度的基础上，建立了新的叶轮出口宽度设计方法，针对一种离心泵，在一定输送介质粘度范围内，设计了3种不同出口宽度的离心叶轮，实验研究了叶轮出口宽度对离心泵性能的影响，并与常规的离心水泵叶轮进行性能对比，验证了输送粘性流体时叶轮出口宽度的设计新方法。     

废旧机床绿色再制造性评价模型研究

可再制造性评价是判断废旧机床再制造价值和可行性的前提,通过对废旧机床的绿色再制造技术可行性、质量、经济、时间和环境性能的分析,建立了面向废旧机床绿色再制造性工艺方案的评价模型.提出的废旧机床绿色再制造综合评价指标体系及其评价模型,为再制造机床企业合理决策提供了平台,促进了再制造机床企业标准化管理的可持续发展,实现了资源的循环利用,有利于环境保护.     

缝隙引流叶轮离心泵的压力脉动及振动特性

缝隙引流叶轮是基于流动控制思想设计的新型叶轮,可改善低比转速离心泵的水力性能和空化性能.测试结果表明:随着流量的增加,缝隙引流叶轮离心泵蜗室及出口处的压力脉动和振动都呈先减小后增大的趋势;在大流量下,缝隙引流叶轮离心泵的压力脉动和振动明显小于常规叶轮离心泵.对比分析两种叶轮的内部流动后发现,缝隙引流叶轮出口处更均匀的速度分布,及其内部较弱的二次流输运,均是缝隙引流叶轮离心泵压力脉动小于常规叶轮离心泵的根本原因.常规叶轮离心泵压力脉动频谱图中的叶频(blade passing frequency,BPF)幅值较突出,而缝隙引流叶轮离心泵的2倍叶频幅值较突出.两种叶轮离心泵的振动频谱分析结果表明,二者在水平和竖直方向上的振动主频都为2倍叶频.在对压力脉动与振动特性的互相关结果分析中发现,叶频及倍频的幅值较高,说明压力脉动和振动密切相关,同时受到叶轮旋转产生的激励的影响.     

基于CFD技术的超低比转速离心泵叶轮的优化设计

应用正交试验的方法,针对影响复合式叶轮短叶片设计的叶片数、叶片径向进口的相对位置、叶片周向偏置度和偏转角4个主要因素,组合出16种不同叶片型式的复合式叶轮,分析各个因素水平对离心泵性能的影响趋势.利用CFD技术分别对常规叶轮和复合式叶轮两种方案进行数值模拟和性能预测,得到超低比转速离心泵优良的水力模型,实现对离心泵叶轮的优化设计.     

叶轮口环结构对离心泵性能及流场的影响

为了揭示叶轮口环间隙及结构型式对离心泵性能的影响,以IS80-65-160离心泵为模型载体,采用RNG k-ε湍流模型,对不同叶轮口环间隙及口环结构型式下的离心泵内部流场进行数值模拟,分析叶轮口环间隙对离心泵的效率、压力场和速度场的影响规律;研究3种环状结构型式的叶轮口环对离心泵性能的影响机制。研究结果表明:叶轮口环间隙的变化改变了离心泵内部流场的流动状态,影响其前、后泵腔处的压力分布,间隙内部的速度发生明显变化;锯齿形口环泄漏量最多可减少16.2%,容积效率提高,轴向力降低,锯齿形叶轮口环结构可提升离心泵2%的水力效率;流经两环状结构空腔的流体,过流面积增加,产生剧烈旋涡,并进行能量耗散,阻止了流体压力能的恢复,分散了经密封齿隙高速射出的流体的动能,间隙内部流体的速度梯度和压力梯度增大,湍动状态加剧,流动阻力增加。     

低比转数离心泵提高效率的研究

本文对n_s=40的离心泵能量性能进行了实验研究。通过对不同出口安放角叶轮的能量平衡试验,了解到出口安放角对泵能量性能的影响。本文给出了低比转数离心泵叶轮主要结构参数的选择方法。在叶轮的长短叶片方案中,本文首次采用了短叶片进口边向长叶片背面偏置的方法,从而使泵的能量性能进一步提高。     

缝隙引流叶轮的优化设计

以带缝隙引流叶片的低比转速离心泵叶轮为研究对象, 研究了缝隙引流叶片的位置对低比转速离心泵水力性能的影响. 基于叶片参数化设计、网格划分、CFD(computational fluid dynamics)计算和后处理过程全自动集成的优化平台, 以离心泵叶轮水力效率最大化为目标函数, 采用实验设计法(design of experiments, DOE)和序列二次规划法(sequential quadratic programming, SQP)组合策略进行优化设计. 将优化后得到的新叶轮和原始叶轮进行对比分析发现, 优化后泵流道内堵塞情况减少, 扬程提高, 0.6Q 工况以后优化叶轮的效率比原始叶轮高, 同时最高点效率提高了2% 以上. 研究结果表明, 该设计方法切实可行.     

离心泵启动过程的数值模拟

离心泵启动过程中,数值模拟方法需要给定叶轮转速随时间变化的经验公式,针对这些不足,从转矩平衡方程的角度出发,对ANSYS CFX软件进行二次开发.根据输入的驱动力矩曲线自动更新叶轮转速,建立包含离心泵和循环管路在内的三维封闭模型,并在此基础上对离心泵启动过程进行数值模拟.将计算结果与实验的特性曲线进行对比分析,二者在性能变化趋势上定性一致,证明此计算方法的有效性.     

基于辅助线的螺旋离心泵叶轮的水力设计方法改进

基于一元理论的设计方法,类比普通离心泵的设计方法对螺旋离心泵叶轮进行水力设计,通过实例详细介绍设计过程,绘制轴面投影图、轴面截线图及叶片剪裁图等.通过对采用传统方法进行的轴面流线分点所出现的一些问题进行分析,提出离心泵叶轮水力设计的改进方法.改进后的方法解决了流线剪裁图上进口边难以确定以及螺旋离心泵叶轮离心部分轮缘处流线走势不易表现等问题.     

面向工艺路线的废旧零部件可再制造性评价

废旧品作为再制造的对象,其拆卸后的废旧零部件是否适合再制造,需要进行可再制造性评价,而且每个废旧零部件可再制造的程度与其采用的工艺路线相关。针对废旧零部件的材料特征、失效形式和失效程度等均具有高度不确定性的特点,以原产品制造数据和国家环境排放标准为基准,建立了面向工艺路线的废旧零部件可再制造性评价模型。模型包括竞争性因子评价和可持续性因子评价2个模块,采用层次分析法,分别从废旧零部件再制造的经济可行性、质量可行性、资源可行性和环境可行性等4个方面评价其可再制造度,并为适合再制造的废旧零部件选取最优的再制造工艺路线。最后,通过发动机废旧零部件可再制造性评价实例,证明了该评价方法能够有效地解决具体的、个性化的废旧零部件再制造的工程技术操作问题。     

增材再制造机械零件服役寿命预测方法及实验研究

<正>我校机械工程学院舒林森博士2015年获批国家自然科学基金项目:增材再制造机械零件服役寿命预测方法及实验研究(项目编号:51505268)。增材再制造机械零件服役寿命预测是高端装备再制     

产品可再制造性评价方法与模型

在产品可装配性评估方法和模型的基础上发展了产品可再制造性评价的模型,模型包括技术性和经济性两大模块。技术性模块用来评价产品可再制造在技术上的可行性和可行度,它是根据再制造的8个工艺过程：拆卸、清洗、检查、修理、修复、替换、检测、装配,同时消除了这8个工艺之间的重叠性,提出了零件联结、质量确保、恢复和清洗4个独立的评价准则。这4个方面形成一个指数（指数1）;考虑到重点零件的成本高,是否替换在再制造中起到举足轻重的作用,因而它又是单独作为一个指数来考虑（指数2）。由指数1和指数2得到技术性指数,经济性指数只取0和1,代表再制造在经济上是否可行,可再制造性指数由技术性指数和经济性指数相乘得到。在收集大量数据和试验的基础上,通过对某型发动机的可再制造性系统的研究和评价,验证了该模型的有效性和实用性。     

叶轮时序对两级离心泵内部流动的影响研究

对离心泵而言,叶轮时序位置的改变对泵水力性能和压力脉动影响较大。本文对某两级离心泵首级和次级叶轮在七种不同时序位置下的内部流动进行了数值模拟,并对叶轮和蜗壳内部的流场和压力脉动特性进行了分析。结果表明:在设计流量下随着次级叶轮时序位置的变化,离心泵的扬程和效率分别上升了2.9%和2.4%;同时时序位置的改变影响了叶轮进口相对液流角和出口环量,改善了蜗壳隔舌处的流态,漩涡区域减小,从而降低了次级叶轮和蜗壳内部的流动损失;时序效应对次级叶轮和蜗壳压力脉动影响较大,各测点主频均无变化,但次级叶轮内测点压力脉动主频幅值降低了20.16%,蜗壳隔舌处降低了2.24%。综合比较分析不同时序位置下两级离心泵的性能,当次级叶轮旋转至首级叶轮流道中间时,离心泵的水力性能及压力脉动特性较好,研究结果可为两级离心泵设计提供参考。     

叶片包角对离心泵流场及脉动特性的影响

针对离心泵非定常流动压力脉动特性,采用滑移网格的大涡模拟技术对叶片包角分别为95°,100°,105°,108°的4副叶轮进行数值模拟.分析了叶片包角对离心泵水力性能、叶轮出口"射流-尾迹"、测点压力脉动频谱特性和叶轮径向力的影响关系.结果表明:随着包角的增大,离心泵的水力性能下降;包角适当增大,会使叶轮射流-尾迹流动结构变弱.在设计工况下,蜗舌附近测点压力脉动最大;在蜗壳螺旋段压力脉动强度沿流动方向逐渐变弱,而在叶轮流道内压力脉动沿流动方向逐渐增强,在叶轮出口处达到最大;而离心泵叶轮所受径向力随着包角的增大而减小,适当地增大包角可以提高离心泵运行的可靠性.