蜗壳式离心泵作为流体输送的核心设备,压力脉动及水利性能对泵的稳定性、噪声、寿命等有重大影响。结合曲率控制前缘的设计方法,按增长率1.19%、0.47%、0.32%设计,建立前缘轴长比为0.96、2.11、3.11、4.11的蜗壳式离心泵,以SSTκ-ω模型定常计算结果为初始条件,进行κ-εRNG模型非定常分析,通过频域图分析蜗壳式离心泵压力脉动,并通过矢量云图分析水力性能。结果表明设计的模型最佳流量为35 m 3/h,设计效率与模拟效率误差仅为2%;前缘轴长比不同,流道内压力扩散有差异;前缘轴长比为3.11时出口压力脉动偏低,低频区更易产生压力脉动;前缘轴长比为0.96时,压力脉动范围偏小,适用于一定流量范围内扬程变化较大的工况。

针对传统材料制造的动静压轴承刚度较差的问题,提出一种基于Ti-6Al-4V材料制造六槽深浅腔交错分布的动静压轴承。利用ANSYS有限元软件建立六槽深浅腔动静压轴承流固耦合模型,研究轴径间隙、转速以及偏心率对QSn4-3轴承和Ti-6Al-4V轴承刚度的影响规律。结果表明钛合金材料制成的轴承刚度优于传统锡基合金材料制造的轴承,各工况参数中,轴径间隙对轴承刚度的影响最为显著,其次是偏心率。该研究可为钛合金滑动轴承的数值模拟和设计提供参考。

因工程设计中挤压力的计算依赖于经验公式,误差较大且不利于优化设计,基于经典塑性理论,运用数学方法探索更准确方便的挤压力的求解模型。以滑移线场为理论平台,以杯形件反挤压过程为研究对象,分析不同压缩比的系列滑移线特征并叠加得到代表滑移线场。在求解应力场及变形力的基础上,通过曲线拟合方法研究滑移线场参数与模具几何参数的解析关系,从而建立变形物理参数与几何参数的数值分析模型。该数值分析模型所得解析解比滑移线场数值解具有更明显的物理意义,在知道变形几何参数的前提下,可方便求解挤压力。最后通过实测挤压力、并结合经验公式进行验证。结果表明数值分析模型计算结果较准确,并可作为目标函数实现工艺优化设计。

为了研究在空间充气展开结构中作为承力结构的充气桁架的屈曲行为,利用充气梁理论建立了充气桁架的屈曲分析模型,重点分析了屈曲模态特性及充气桁架主要结构参数对屈曲行为的影响.分析结果表明,径向载荷个数和压强对屈曲行为的影响很小,屈曲载荷受横截面半径的影响很大.为充气桁架结构的设计优化提供依据.

针对刷丝与转子摩擦生热、刷束的局部过热、热量传入轴承腔体等影响机器性能的问题,对柔性丝刷式密封的生热、散热、隔热性能进行了研究。建立了大过盈变阻力柔性丝刷式密封和传统金属丝刷式密封CFD多孔介质数值模型,对比了柔性丝和金属丝刷式密封摩擦生热性能、沿挡板的传热性能、阻碍热量进入轴承腔体的隔热性能,并探究了工况参数和结构参数对刷封隔热性能的影响规律;开展了柔性丝刷式密封摩擦力测量试验和摩擦生热试验。研究结果表明:碳纤维刷式密封摩擦生热较低,沿挡板散热效率较高,对轴承腔的隔热性能较好;增大压差和温度,出口热流量升高,不同转速区间对热流量影响不同,通过增大刷束厚度、降低前、后板间隙会提高隔热性能;试验和数值结果吻合良好,误差为9.4%。

随着工业技术发展,各行业对柱塞泵高功率密度的需求日益上升。该文设计了一种小体积、高转速非对称轴向柱塞泵并对其进行数值计算。用UG建立柱塞泵的内部流道模型,在ANSYS MESH中根据各个部分不同的要求划分网格,结合动网格和滑移网格来实现柱塞的往复运动和缸体旋转运动,在ANSYS Fluent中设置好边界条件进行计算;获取了该柱塞泵的流量脉动、不同时刻的压力云图及速度矢量图,通过数值模拟分析得出:该柱塞泵在高低压转换时,容易产生压力冲击、流量倒灌导致流量脉动率大。

利用MSCNastran软件对平面框架结构的应力分布及位移变形进行了分析。利用其便捷的前后处理软件MSC．Patran建立了几何模型和有限元分析模型，利用MSC．Nastran对模型进行了计算，得到应力分布和变形分布，并利用优化模块Nastran—Opt以质量最小为目标函数进行了优化，得出质量最小的最佳设计，为工程实际应用提供了理论依据。

为分析双叶片泵内压力脉动特点及其主要影响因素,采用RNGκ-ε模型对由叶轮水体、蜗壳水体及叶轮进口延伸段水体组成的三维计算区域进行3种不同工况下的非定常计算。通过分析计算模拟数据得出压力脉动时域图及频谱图,结果表明,双叶片泵内压力波动呈正弦周期性变化,进口处监测点压力波周期为其他监测点的2倍;压力脉动主要与泵内动静耦合作用有关,叶轮进口压力脉动主频等于叶轮的转频,叶轮与蜗壳耦合处及蜗壳出口压力脉动主频等于叶轮转频与叶片数的乘积,不同流量下同一监测点具有相同的主频,但其主频幅值不同,小流量下幅值最大,设计流量下幅值最小,叶轮与蜗壳耦合处压力脉动从隔舌处开始在叶轮旋转方向上逐渐衰退,所得结论对掌握双叶片泵内压力脉动产生的原理及其特性具有重要的指导意义。

针对叶片泵叶片-定子副在预卸压区中易发生对偶面间直接接触而加剧磨损的状况,通过分析叶片-定子副在预卸压区中的润滑状态,建立了叶片-定子副的弹流动压润滑模型,并数值模拟了接触区内压力分布,结合叶顶曲率半径和叶顶承载面积的变化对叶片-定子副间力学特性的影响,分析了叶顶曲率半径和叶顶承载面积的变化对动压油膜润滑性能的影响。结果表明：叶片-定子副处于预卸压区末端时润滑状况最差;承载面积的变化对叶顶载荷和润滑性能的影响不容忽视;增大叶顶半径后能改善摩擦副的润滑状态,许可范围内随叶顶曲率半径增大,接触区内油膜压力分布更趋均匀,叶片-定子副间的润滑状况也更加稳定可靠。

为了研究乳化液泵配流阀运动的滞后性及平稳性，在AMESim中建立了液压仿真模型，着重考虑了系统结构参数及工作参数的影响，对配流阀的优化设计提供了改进依据。通过数值计算，对配流阀滞后引起的柱塞腔压力变化进行了讨论。结果表明：吸液阀关闭滞后和排液阀的开启滞后随曲轴半径、连杆长度、柱塞直径及吸液阀阀芯质量的增加而增大，随吸液阀弹簧刚度及预压力的增加而减小；而吸液阀的开启滞后时间和排液阀的关闭滞后时间随排液阀阀芯质量的增加而增大，随排液阀弹簧刚度的增加而减小。余隙容积越大，配流阀的开启滞后时间越长，而关闭滞后对其不敏感；此外，随着阀芯半锥角的增加，工作压力的提高，配流阀的滞后现象均随之减弱，而柱塞行程和排液阀弹簧预压力的变化对其几乎无影响。