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。     

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。     

Bezier函数型弯叶片的轴流风扇气动性能研究

为了研究轴流叶片前缘段保凸性对风扇性能的影响,采用Bezier曲线对某空调开式轴流风扇叶片子午面进行参数设计,结合大涡模拟中声类比积分求解方法,对轴流风扇原型叶轮及改进新型叶轮进行三维非定常流场计算.两种叶轮结构的内流分析表明:在相同流量下,新型叶轮涡度分布小于原型叶轮,流场性能较好.最后通过实验测试,得到了不同转速下的流量及总声级曲线图,发现改进后叶轮具有较好的外部特性,并能有效降噪1.1 dB.     

叶轮机械气动优化设计中的近似模型方法及其应用

针对在工程中完全采用随机类优化方法寻优时计算量过大的问题，应用统计学的方法发展了计算量小、在一定程度上可以保证设计准确性的近似模型方法．在气动优化设计过程中，用该模型取代耗时的高精度的计算流体动力学分析，可以加速设计过程，降低设计成本．基于统计学理论提出的近似模型方法有效地平衡了基于计算流体动力学分析的叶轮机械气动优化设计中计算成本和计算精度这一对矛盾，在离心压气机叶片扩压器、叶轮和混流泵叶轮设计等问题中得到了成功应用，展示了广阔的工程应用前景．目前，已经建立了离心压气机部件及水泵叶轮的优化设计系统，并在工程设计中发挥了重要作用．     

基于鱼体结构的仿生型液力变矩器叶片环量分配规律

提出了一种基于鱼体结构的液力变矩器叶片环量分配规律.该方法利用逆向工程方法提取了鱼类体型的元素,提出了液力变矩器各叶轮叶片的仿生多项式环量分配方案,设计出了类鱼体的仿生叶片.通过采用Smagorinsky亚格子应力模型的分离涡模拟,分别对仿生叶片和原始叶片的流道模型进行了三维流场的数值计算.结果表明:通过将原始叶片的仿真预测结果与试验结果进行对比,证明了该数值模拟方法的有效性;在不改变原始叶片的重要参数的情况下,采用仿生环量分配规律设计出的仿生叶片,可以提高液力变矩器的最高效率值,最高效率可以提高1.5%.对比分析了仿生前后的流动结构,并采用Rothalpy对比了仿生叶片与原有叶片的能量损失,结果与性能预测值相吻合,验证了研究的可行性.      

等环量修正因子对轴流泵性能的影响

采用等环量扭曲规律设计的轴流泵叶片扭曲度大,在小流量工况下易造成根部冲角过大,使轴流泵效率明显下降。通过叶根侧等环量修正因子改变叶轮的几何形状,提高流动效率;并通过CFD数值计算验证改进的叶轮模型。研究结果发现,叶根侧环量修正因子的变化对轴流泵叶轮效率、扬程影响显著。减小叶根侧等环量因子,可以提高低流量工况的效率;但会使得大流量工况效率急剧恶化。对于研究的轴流泵模型,叶根处的等环量修正因子在0.3~0.55内较为适宜。     

子午加速轴流通风机最佳毂比的计算

在分析子午加速风机空气动力有关方程的基础上,通过上机计算,求解出了子午加速风机的最佳毂比。试验证实,按本文所述方法进行设计的等环量流型的叶轮,与按通常方法选择通风机毂比所设计出的叶轮相对比,在各种工况下,叶轮效率都有所提高,文中也给出了在不同设计参数时按本法所应选择的最佳毂比。     

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．     

压缩机转子过盈配合温差拆解松动量模型研究

为了对过盈配合的叶轮和轴进行无损拆解,对温差拆解过程中的温度加载进行规划,通过选取合理的温度加载参数,获得理想的拆解效果。通过理论推导和在ANSYS中进行仿真计算,建立温差拆解过程中叶轮和轴配合面松动量的数学模型。通过改变相关参数,分析温度加载位置、加载时间对轴孔配合松动量的影响规律,找出合理的加热温度、加热时间和加热位置。研究结果表明,当其他因素一定时,在叶轮轮毂加热优于在叶轮流道加热,温度加载时间为1 400s时轴和孔的配合面松动量最大,对拆解最有利。     

轴流式叶轮机械叶型的参数设计方法

提出了一种快速实用的叶轮机械叶片型线的设计方法．通过调整反映叶型中弧线和叶片厚度特征的１２个参数，即可生成光滑的叶型．各个参数对叶型的控制作用十分方便、灵活．实例说明文中所采用的双三阶多项式模型能够很好地对叶轮机械叶型进行模拟．该设计方法与粘性数据值计算技术相结合，可以可靠地设计出高性能的叶型，具有较高的工程应用前景     

燃料电池车用离心叶轮型线参数化及多工况优化

以65kW燃料电池动力系统的高速无油润滑离心空压机为优化对象,采用Bezier曲线对其叶片型线进行参数化解析,依据超拉丁抽样方法获得遗传算法优化所需的样本空间,在此基础上建立Kigring近似模型进行多工况优化.寻优及CFD(计算流体动力学)数值计算结果显示,常用工况点和额定工况点等熵效率及压比均得到提高,且常用工况点改善更为显著.这表明传统内燃机车用离心增压器设计及优化时不能兼顾多工况性能结论不适用燃料电池汽车,叶轮性能空气动力学解析同样证实该结论具有理论基础.与基于叶轮几何参数的优化结果对比显示,基于叶片型线参数化的优化可以更加显著地改善离心空压机性能,是一种更加全面和有效的离心叶轮优化方法.     

离心叶轮轴面的数值化设计方法

提出一种离心叶轮轴面设计的新方法,该方法采用4次Bezier曲线设计叶轮的轴面流线及叶片的进口边.详细介绍轴面流线和叶片进口边的控制方法,使其和传统的离心泵设计理论结合起来.将网格生成方法应用于离心泵叶片反问题的求解,采用迭代的方法生成近似正交的网格,把该准正交网格线作为反问题迭代的初始流线及准正交线.实例计算结果表明,提出的理论和方法非常有效,使叶轮轴面的设计和修改方便、易于控制.     

搅拌桨内部三元流动计算

对计算叶轮机械内部三元流动的任定准正交面法略加个性后，用于计算搅拌桨内部的流动。计算所得的桨叶排出流的三维速度分布与实验结果大体一致。计算结果表明，不同转速下的桨叶排出流的无因次轴向速度分布是重合的，桨叶直径，叶片安放角，盘面比，轮毂比对桨叶排出流的速度分布的均有影响。     

基于贝塞尔曲线的卵石骨料混凝土细观模型

针对目前卵石骨料混凝土细观模型的研究不足建立了一种基于贝塞尔曲线的卵石骨料模型,并通过图像处理方法获取了真实卵石骨料的长宽比和半径变异度两个重要参数的概率分布特性。在此基础上,进一步开展了混凝土细观模型迂曲度的研究。结果表明:贝塞尔曲线可以有效地模拟具有光滑边缘的卵石骨料;对真实卵石骨料形状的图像处理结果表明,骨料长宽比服从一般极值分布,取值大多在1.0～3.0之间,半径变异度服从对数正态分布,取值大多在0.1～0.8之间;卵石骨料混凝土细观模型的迂曲度小于碎石骨料,且两者的差别随着骨料含量的增加而增大。     

进气道旋流畸变地面模拟与测量试验

基于飞行试验的应用特点,提出了进气道旋流畸变测试方法和评定指标,以某发动机试车台为试验平台,搭建了旋流模拟与测量系统,进行了整体涡旋流、对涡旋流、局部涡旋流的模拟与测量试验,验证了旋流模拟、测量方法与评价指标的有效性.建立三维数值模型进行了相应工况数值计算,并将试验结果和数值计算结果进行分析对比,发现结果吻合良好,误差较小.研究结果表明:研制的旋流发生器可模拟出不同涡结构和强度的旋流畸变,其中整体涡强度可达17°;提出的旋流测量方法行之有效且精度较高,旋流评定指标合理可行,能够较为直观地反映出旋流流场的强弱和结构,可应用于飞行试验.研究结果为后续型号进气道旋流畸变试飞提供了技术储备.     

石油钻机液力变矩器轴向力的分析与计算

对石油钻机液力变矩器各工作轮中液体的静压力分布进行了分析,由此得出了液力变矩器各工作轮轴向力的理论计算公式。实例计算发现,泵轮的轴向力拉动泵轮向涡轮靠近;涡轮的轴向力拉动涡轮向泵轮靠近;导轮的轴向力拉动导轮向泵轮靠近。三个工作轮的轴向力随着变矩器的工况变化,在起动工况时达到最大值。泵轮的轴向力最大,且变化起伏较大;其他两轮的轴向力变化较平稳,且数值也较小。轴向力除了与供油压力有关外,主要是与泵轮转速的二次方和循环圆有效直径的四次方有关     

Bézier曲线的算子表示

Bezier曲线是计算机辅助几何设计(CAGD)领域中广泛运用的一种曲线。首先引入三个基本算子:移位算子、恒等算子和向前差分算子,然后将Bernstein-Bezier形式的Bezier曲线表示为更为简洁和直观的算子表示形式,并进一步讨论算子表示下Bezier曲线的各种性质,给出相关证明过程。实践表明,算子表示形式从与传统表示方法不同的另一角度揭示了Bezier曲线基本几何性质,简化了相关结论的推导。     

一种能量高效的无线传感器网络等值线监测技术

针对无线传感器网络环境监测应用中的能量受限问题,提出一种基于Bezier曲线的无线传感器网络等值线监测方法——SENS-T.利用等值线来表示环境监测值的分布信息,即将等值线划分为若干Bezier曲线段,每条曲线段的信息由一个代表节点负责传回汇聚中心,汇聚中心再根据网络节点坐标与接收的曲线信息进行等值线还原.汇聚节点的数量由划分的Bezier曲线段的段数决定,从而改良了传统方法中等值线上所有节点都要进行汇聚的做法.仿真表明,SENS-T可有效节省网络能量和带宽,与传统等值线监测方案相比,在达到相同等值线绘制精度的同时,可节省约45%的网络能量.     

长输管道输油鲁尔泵内部流场特性研究

为了探究输油鲁尔泵的叶轮—导流器动静干涉特征,保证其稳定运行,采用基于SST 湍流模型对鲁尔泵内部非定常流场进行数值分析,在不同流量工况下探讨了鲁尔泵内的压力分布规律和各过流部件的内部流场特性。研究结果表明：流体静压呈现从叶轮中心随叶片方向不断增大的趋势,在叶轮出口达到最大值。导流器中静压分布较为均匀,在叶片根部存在低压区,对此处的焊接结构造成了不利影响。需对导流器结构优化从而延长部件寿命。流体绝对速度从叶轮中心随流道不断提升,在叶轮出口达到最大值。在低流量工况时,叶轮中速度梯度过大,并且导流器中出现了大量湍流区域,造成了十分严重的冲击损失与水力损失,在实际工作中,工作流量的设置不应过度偏移额定流量。     

带分流叶片叶轮的模型重建及气动特性分析

利用imageware和UG软件,采用基于特征的重建方法,完成一种带分流叶片叶轮的实体模型重建;运用Ansys软件实现了重建叶轮的气动特性分析,给出了叶轮在不同转速下的流量特性曲线,具体分析了叶轮在某流量下的速度和压力分布.结果表明,重建的叶轮等熵效率高,安全工作范围比较宽广;叶轮流道内气体流动稳定、压力增加均匀.