逆向工程的雙吸離心泵三維建模及數(shù)值模擬

為了提升雙吸離心泵的性能,研究其內(nèi)部流動規(guī)律,采用rngk-ε方程湍流模型和標(biāo)準(zhǔn)simple算法對某一扭曲葉片雙吸離心泵全流道進行了cfd分析,并與實驗值進行比較。結(jié)果表明,該方法能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測出雙吸離心泵葉輪與蝸殼間及內(nèi)部的流動特性,所得結(jié)果對進行雙吸離心泵的水力設(shè)計或改型優(yōu)化設(shè)計等研究具有重要的指導(dǎo)意義。

采用激光掃描技術(shù)建立寧東供水工程雙吸離心泵三維實體模型,并采用cfd技術(shù),模擬泵內(nèi)水流流動規(guī)律,確定水泵宜磨蝕部位,并利用經(jīng)驗公式預(yù)估其磨蝕深度,為泵站有針對性地開展抗磨蝕工作奠定了基礎(chǔ)。

在雙吸離心泵的設(shè)計中,半螺旋形吸入室應(yīng)用極為廣泛。該文運用流場計算軟件fluent,基于reynolds時均方程和rngk-ε湍流模型,對雙吸離心泵半螺旋形吸入室的流場進行了三維模擬。模擬結(jié)果顯示流場速度變化較為均勻,表明這種半螺旋形吸入室作為雙吸離心泵的吸入室是合適的。

選取工業(yè)中常用的df型多級離心泵作為研究對象,數(shù)值計算使用了fluent軟件及其rngk-ε湍流模型和多重參考坐標(biāo)系,實現(xiàn)了節(jié)段式多級離心泵任意一整級(包括葉輪導(dǎo)葉在內(nèi))的全三維流場的數(shù)值模擬。模擬結(jié)果顯示在葉輪出口與導(dǎo)葉入口銜接處,葉輪出流因受到導(dǎo)葉葉片頭部的阻擋干擾,導(dǎo)致局部流體逆葉輪旋轉(zhuǎn)方向運動。液流的靜壓值在正導(dǎo)葉出口附近達到泵級內(nèi)最大值,進入反導(dǎo)葉后因沿程出現(xiàn)的水力損失靜壓值略有降低。計算結(jié)果得到了泵外特性實測值的驗證。

使用fluent軟件模擬計算具有長短葉片葉輪的離心泵的全三維流場。選用多重參考坐標(biāo)系及標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型,計算對包括導(dǎo)入管、葉輪、泵殼及出水管在內(nèi)的整個離心泵系統(tǒng)。計算結(jié)果表明,在大部分長短葉片的通道內(nèi),射流區(qū)偏向于葉片背面,尾跡區(qū)則位于葉片工作面出口附近。泵葉輪各通道的流量、流速及壓力等流動參數(shù)的分布表現(xiàn)出明顯的非對稱性,流動參數(shù)的大小與葉輪、泵殼的相對位置密切相關(guān)。將泵性能的預(yù)測值與實測值作了對比,以驗證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本文使用fluent軟件選用多重參考坐標(biāo)系及標(biāo)準(zhǔn)κ-ε湍流模型,模擬計算具有長短葉片葉輪的離心泵的全三維流場,計算包括吸入管、葉輪、泵殼及出水管在內(nèi)的整個離心泵系統(tǒng)。計算結(jié)果顯示,在葉輪的大部分長短葉片的通道內(nèi),射流區(qū)偏向于葉片背面,尾跡區(qū)則位于葉片工作面出口附近。泵葉輪各通道的流量、流速及壓力等流動參數(shù)的分布表現(xiàn)出明顯的非對稱性,流動參數(shù)的數(shù)值大小與葉輪、泵殼的相對位置密切相關(guān)。本文還將泵性能的預(yù)測值與實測值作了對比以驗證計算結(jié)果。

以北趙引黃工程謝村站用多級雙吸式離心泵為研究對象,基于雷諾時均n-s方程,采用sstk-ω湍流模型,壓力速度耦合使用simplec計算,對泵內(nèi)部流動進行了三維定常全流場湍流數(shù)值模擬,得到不同工況下該泵內(nèi)部流動的速度矢量圖等流場信息.在對其內(nèi)部流動規(guī)律進行了定性分析的基礎(chǔ)上,預(yù)測了泵的性能,并與現(xiàn)場測試結(jié)果進行了對比分析.分析結(jié)果表明:首級葉輪首級壓水室以及次級葉輪次級壓水室內(nèi)流動較均勻；由于過渡流道的結(jié)構(gòu)特點以及流動慣性,流體在首級壓水室進入過渡流道時,在流道突然擴大區(qū)域形成了旋渦,旋渦區(qū)域大小與流量有關(guān)；預(yù)測揚程值與現(xiàn)場測試揚程吻合較好,預(yù)測揚程最大誤差為2.7％,而預(yù)測的流量-水力效率曲線與現(xiàn)場測試流量-機組效率曲線變化趨勢一致.水泵內(nèi)部流動的數(shù)值模擬可為工程中泵設(shè)計階段的性能預(yù)測和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù).

以雙吸離心泵為研究對象,在fluent軟件中采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、rngk-ε模型、realizablek-ε模型和雷諾應(yīng)力模型4種湍流模型在相同網(wǎng)格條件下進行三維、穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬,計算其在不同工況下的揚程及水力效率;然后以rngk-ε模型計算結(jié)果作為初值,用大渦模擬方法進行三維、非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬,計算葉輪旋轉(zhuǎn)一周的平均揚程及平均水力效率,與真機數(shù)據(jù)進行對比分析。計算結(jié)果表明:fluent軟件在穩(wěn)態(tài)計算的情況下,所采用4種模型均能夠?qū)﹄p吸離心泵進行穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬,且模擬的精度有差別,但總體與模型試驗結(jié)果誤差較大。使用穩(wěn)態(tài)計算結(jié)果作為初值,用大渦模擬方法進行非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬可以得到更為精確的結(jié)果,但大大增加了計算工作量。

采用simple算法、kε-ap模型和混合四面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在笛卡爾坐標(biāo)系中對離心式污水泵內(nèi)部流場進行了數(shù)值模擬,得出了污水泵內(nèi)固體顆粒的流動規(guī)律以及固體顆粒的分布特征,為離心式污水泵的優(yōu)化設(shè)計提供理論參考。

應(yīng)用cfd軟件對某型雙吸離心泵的內(nèi)部流場進行了數(shù)值計算,給出了不同工況下葉輪出口與蝸殼耦合面靜壓沿周向、軸向的分布規(guī)律.通過對比試驗曲線與數(shù)值計算外特性曲線,發(fā)現(xiàn)兩者比較吻合,相對誤差小于5%,且數(shù)值計算葉輪出口周向壓力分布曲線與試驗曲線趨勢一致.采用徑向力出口壓力法計算模型,計算了各工況下離心泵葉輪所受的徑向力及其分量.結(jié)果表明:應(yīng)用數(shù)值計算結(jié)果而建立的離心泵徑向力計算模型具有一定的準(zhǔn)確性.小流量工況時,徑向力隨流量的增加而減少;設(shè)計流量工況附近時,徑向力達到最小值且不為0;大流量工況時,徑向力隨流量的增加而增加.

利用nurbs方法對離心泵葉片進行建模,建立了離心泵葉片的空間樣條曲線,并應(yīng)用類流線方法對葉片進行優(yōu)化,使葉片在保持原有形狀的基礎(chǔ)上更為光滑。結(jié)果表明,利用該方法建立的模型,可以真實完整地反映葉片的形狀,優(yōu)化后的葉片表面的褶皺和凹凸消失,為葉片的性能分析、數(shù)控加工等工作提供了方便。

利用三維掃描系統(tǒng)對某空調(diào)鈑金件進行數(shù)據(jù)采集,并對采集數(shù)據(jù)通過點云預(yù)處理、特征曲線生成和曲面重構(gòu)等關(guān)鍵逆向工程技術(shù),最終獲得產(chǎn)品的cad模型。對該重構(gòu)模型的沖壓過程利用dynaform軟件進行數(shù)值模擬,根據(jù)模擬分析結(jié)果修改工藝參數(shù),以得到合理的工藝設(shè)計方案,為模具設(shè)計提供依據(jù)。

為了比較定常多相位與非定常計算方法在雙吸離心泵中的應(yīng)用情況,文章對150s-50雙吸離心泵內(nèi)部湍流流場進行了模擬計算。數(shù)值模擬采用realizableκ-ε湍流模型,在7種工況下分別用定常多相位和非定常2種方法進行了模擬計算。在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上計算出揚程、軸功率、效率。研究表明:用非定常模擬所得計算結(jié)果與試驗值更為接近。圖4表3參10

基于逆向工程,通過光學(xué)掃描儀獲得離心泵葉輪的分散點云,采用imageware軟件對點云進行了處理,基于catia軟件對葉輪進行了三維實體設(shè)計,并對葉輪的內(nèi)部進行了數(shù)值模擬。與傳統(tǒng)的葉輪設(shè)計方法相比,該方法保證了葉輪實體造型的高精度性。通過數(shù)值模擬,揭示了葉輪的內(nèi)部流動規(guī)律,大大縮短了研發(fā)周期,降低了離心泵的生產(chǎn)成本。

介紹了利用ugnx7.5軟件進行離心泵三維實體造型的過程。在對葉輪和蝸殼兩個關(guān)鍵部件進行造型的過程中,運用宏命令的方式,引入?yún)?shù)化的設(shè)計方法,簡化了造型的操作過程,節(jié)省了設(shè)計時間。

通過使用fluent軟件模擬計算單級渦殼式離心泵的二維流動,采用標(biāo)準(zhǔn)的湍流模型,計算分析了離心泵內(nèi)的速度矢量圖、壓力等直線圖。結(jié)果表明離心泵葉輪內(nèi)各通道的流量、流速及壓力分布有顯著差別,呈現(xiàn)明顯的非對稱性。利用數(shù)值模擬方法能真實反映泵內(nèi)部的復(fù)雜流動,為泵內(nèi)葉輪的設(shè)計、改進提供了理論依據(jù)。

運用cfx流動軟件的滑移網(wǎng)格和標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型對工業(yè)中常用的dl型多級沖壓離心泵整級進行了全三維瞬態(tài)流場的數(shù)值模擬,分析泵內(nèi)葉輪與導(dǎo)葉間的動靜干擾問題?；凭W(wǎng)格分別設(shè)置在多級離心泵葉輪出口、固定導(dǎo)葉入口與泵內(nèi)流體之間的交互界面,對每個時間步求解流動方程。在任一個葉輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi),分析葉輪入口和出口的總壓值出現(xiàn)脈動信號頻率與葉輪葉片數(shù)的關(guān)系。分析了葉輪入口和出口處總壓波動的幅度。該三維非穩(wěn)態(tài)模擬結(jié)果為多級沖壓離心泵的水力優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。

本文提出一種基于逆向工程技術(shù)的復(fù)雜曲面產(chǎn)品快速制造技術(shù),主要通過3d激光掃瞄測量設(shè)備獲取曲面數(shù)據(jù),根據(jù)曲面特征對測量數(shù)據(jù)進行除噪、壓縮、規(guī)則化處理,利用曲面型值點直接作成nc刀路。該方法有效避免了繁雜的曲面重構(gòu)過程,提高了復(fù)雜曲面產(chǎn)品制造的效率。

利用cfd軟件fluent對多級導(dǎo)葉式清水離心泵的內(nèi)部流場進行了數(shù)值模擬,得出了葉輪及導(dǎo)葉內(nèi)部流道的速度和壓力分布規(guī)律,并發(fā)現(xiàn)了葉輪進口回流,出口的二次流動特征等葉輪內(nèi)部流動的細節(jié),導(dǎo)葉出口區(qū)產(chǎn)生了一個低壓區(qū)等流動特征。然后根據(jù)自編計算軟件利用計算得到的速度場數(shù)據(jù)計算出泵的揚程、功率、效率和流量之間的關(guān)系曲線,并與試驗數(shù)據(jù)進行了比較。結(jié)果表明:在設(shè)計工況附近,預(yù)測值與試驗值吻合較好,在其它工況點,特別是小流量工況點,誤差較大。

乙烯裝置單級雙吸離心泵檢修作業(yè)規(guī)程 維達大乙烯維修分公司 維達大乙烯 維修分公司 設(shè)備檢修作業(yè)規(guī)程機械乙烯 裝置單級雙吸（106ja/b109ja/b 701ja）離心泵 第01版第0頁 日期2007年4月 乙烯裝置單級雙吸離心泵檢修作業(yè)規(guī)程 ——狀態(tài)卡02—03頁 ——動作卡03—15頁 ——附件15—16頁 []—作業(yè)b—檢修作業(yè)人員 圖例（）—確認(rèn)c—車間質(zhì)量員 〈〉—安全關(guān)鍵點s—質(zhì)量安全部質(zhì)量員 生效簽字日期執(zhí)筆：劉海港 檢修作業(yè)年月日 設(shè)備使用年月日 大乙烯設(shè)備科年月日 質(zhì)量安全部年月日審核： 公司主管領(lǐng)導(dǎo)年月日打字： 機動處設(shè)備科年月日 修改序號版本修改時間修改人 第—次01 計算機編碼： 驗收確認(rèn)： 檢修負(fù)責(zé)人： 檢修班組質(zhì)量員驗收： 車間質(zhì)量員驗收： 裝置設(shè)備負(fù)責(zé)

本文利用pro/engineer軟件對企業(yè)真實產(chǎn)品攪拌機進行實體建模、裝配及運動仿真,以此直觀了解其結(jié)構(gòu)和運動原理,同時還通過虛擬裝配及運動仿真技術(shù),優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。

從現(xiàn)有的二維水力設(shè)計軟件出發(fā),依據(jù)葉片木模圖、型值點數(shù)據(jù),利用pro/ewildfire4.0軟件,實現(xiàn)了扭曲葉片的三維造型,為后續(xù)對葉輪流道進行流場分析和葉片數(shù)控加工提供了模型基礎(chǔ)。