不同径向间隙对双蜗壳泵径向力影响的数值模拟

通过改变蜗壳基圆直径改变叶轮与隔舌之间的间隙,采用CFD软件Fluent对5种蜗壳基圆直径的双蜗壳离心泵作全流场计算.计算采用雷诺时均方程和RNGk-ε湍流模型,压力和速度耦合采用SIMPLEC算法.通过离心泵径向力的数学计算模型获得不同基圆直径离心泵叶轮所受的径向力大小,并对其进行比较分析.结果表明:相比于单蜗壳泵,双蜗壳结构泵能有效地减小径向力,在设计点运行时径向力最小且不为0,偏离设计工况下径向力逐渐增大,但不同工况下径向力的变化不大,验证了双蜗壳能有效地平衡径向力;不同基圆直径工况下,随着基圆直径的增大,叶轮所受的径向力大小先减小后增大,说明适当增大蜗壳基圆直径能减小作用在叶轮上的径向力,起到降低振动和噪音的作用,并使效率有所提高.同时针对蜗壳基圆直径为397mm的泵进行性能试验,与数值模拟结果对比分析表明数值模拟的方法可行.     

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.     

局部高热流密度器件射流冲击冷板流动传热特性数值研究

为解决大功率雷达等设备中存在的局部高热流密度热管理难题,进行了大幅面、非均匀高热流密度散热技术研究,提出了一种可同时对上下两侧发热面进行冷却的嵌入式射流冲击冷板,开展了受限空间射流冲击冷却过程流动换热特性数值模拟,获得了嵌入式射流冲击冷板内部的流动换热特性,并对射流冲击距离、射流孔直径、冷板体积流量等参数对流动换热性能的影响规律进行了分析。结果表明,对尺寸为50 mm×72 mm、背景热流密度为1.2 W/cm²、布置有8个3 mm×3.5 mm、125 W/cm²高热流密度芯片的发热面,嵌入式射流冲击冷板的换热系数分布特点可满足局部高热流密度散热需求,且在射流冲击距离为3 mm、射流孔直径为2 mm时,综合考虑换热性能与压降后的冷板性能最佳,在冷板体积流量为5.5 L/min时,芯片最大温升为15.6℃,压降为3.917 kPa。所提嵌入式射流冲击冷板及研究结果可用于局部高热流密度器件热管理。     

图像法快速测量色斑直径和雨滴直径

采用图像法处理滤纸色斑测量雨滴直径。应用距离变换生成分水岭,以分水岭对滤纸色斑进行分割,获取滤纸上色斑面积,计算色斑等效直径D,率定自然雨滴直径d=1.1~4.1 mm,与色斑直径关系d=0.356 1×D0.723 3。图像法不受色斑毛刺影响,色斑等效直径测量准确,工作效率高。     

高温高压对冶金用热水循环泵结构强度的影响

为获得冶金用热水循环泵实际工作状态下的结构强度,对泵内部全流场进行了多工况定常数值模拟,并基于ANSYS Workbench平台对泵转动部件与静止部件进行了单向流固耦合计算.得到了不同工况下关键零件的最大等效应力,并对比了常温常压与高温高压条件下转动部件与静止部件的应力分布,分析了结构应力分布特征.结果表明:热水循环泵各零件最大等效应力值均小于自身材料的抗拉强度,满足强度要求;常温常压条件下,转动部件的键及键槽处应力值最大,而在高温高压条件下,泵轴轴承段因热载荷出现了应力集中的现象;常温常压条件下,泵体应力分布主要受到重力作用,各支撑部位的应力较大,高温高压条件下,泵体温度梯度较大位置应力较大.     

全金属单螺杆油泵工作性能的全参数分析

针对全金属单螺杆泵运行参数和结构参数对其工作性能影响不明确的问题,开展了全金属单螺杆泵运行参数和结构参数对泵工作性能影响的研究,研究中采用了基于FLUENT的全金属单螺杆油泵3D数值分析技术,获得了黏度、转速和级增压值对泵的排量、功率、容积效率和系统效率的影响以及定转子间隙、偏心距和定子导程对泵的排量、功率、容积效率和漏失量的影响,并进一步得出了该结构在稠油热采时宜采用较高转速而稠油冷采时宜采用低转速的结论,此外,得出稠油热采时定转子间隙值宜取0.1~0.3 mm、偏心距宜取5.0~6.0 mm、定子导程宜取170~200 mm;稠油冷采时定转子间隙值宜取0.3~0.5 mm、偏心距宜取4.0~5.0 mm、定子导程宜取110~150 mm。     

叶轮出口宽度对离心泵流动诱导振动噪声的影响

为研究叶轮出口宽度对离心泵流动诱导振动噪声的影响,以一台单级单吸离心泵为研究对象,保持泵体和叶轮其他几何参数不变,将叶轮出口宽度b2从10mm分别改为6,8和12mm．在离心泵闭式实验台上测量了不同出口宽度模型泵在全流量范围内的振动和噪声信号,并对信号进行处理和分析．实验结果表明：模型泵流动诱导的振动对泵体的影响最大,随着叶轮出口宽度的增加,模型泵4个测点的振动强度大致呈先增加后降低的趋势,当b2=8mm时,模型泵的振动强度最大;在不同流量工况下,模型泵噪声信号随叶轮出口宽度的增加其轴频峰值变化规律复杂,b2=10mm的模型泵各工况下噪声信号的轴频峰值相对较小,且在设计工况下达到最小值．     

H62黄铜微齿轮热挤压模具的设计

采用拼接法设计了模数m=0.125 mm、压力角α=20°、齿数z=6、齿顶圆直径d=1 mm的H62黄铜微齿轮热挤压模具。优化了关键模具结构,用碳化钨硬质合金做挤压针、4Cr5MoS iV1做其他模具材料,采用尺寸为3 mm×3 mm的H62黄铜坯料,在G leeb le-1500D热模拟实验机上实现了650℃正向热挤压,挤出了成形状况良好的微齿轮。     

载重汽车用直齿轮冷挤压组合凹模的优化设计

为提高载重汽车用直齿轮冷挤压组合凹模的使用寿命,以组合凹模的齿形腔等效内径、直径比和过盈系数为设计变量,以降低模芯内壁等效应力为优化目标,建立组合凹模结构参数与等效应力的Kriging模型。应用Kriging模型结合粒子群算法,在可行变量空间内寻优,得到组合凹模最佳结构尺寸为:模芯外径D_2=107.485 mm,中圈外径D_3=187.215 mm,外圈外径D_4=274.839 mm,模芯与中圈的单边径向过盈量U_1=0.134 mm,中圈与外圈的单边径向过盈量U_2=0.253 mm,采用优化后的组合凹模进行数值模拟。研究结果表明:在模芯消气带齿槽处等效应力最大,其值为1 870 MPa。优化方法为齿类零件冷挤压成形组合凹模设计提供了定量的确定方法。     

基于有限元方法的涡轮分子泵转子系统模态分析

以FB-1500型涡轮分子泵为分析原型,依据分子泵转子系统形状、尺寸、材料、支承形式以及质量分布,建立了分子泵转子系统几何模型.采用有限元方法对转子系统进行模态分析,获得了转子系统的临界转速和振型.模态分析结果表明:泵运行在5~6阶固有频率之间,但未完全满足柔性转子安全设计要求,仍然存在安全隐患.提出改进转轴惯性矩、轴承支撑位置来提高转子系统的固有频率,以确保分子泵的安全运行.获得的转子系统模态,对涡轮分子泵启动加速和停车减速过程控制策略制定、减弱或回避共振带来的安全隐患、提高分子泵使用寿命具有参考价值.