隔膜泵仿真
關注創建者：雙螺桿泵 創建時間：2023-06-21
隔膜泵仿真的視頻教程
仿真干貨｜云端CAE實戰——ANSYS FLUENT 蝸殼離心泵仿真分析
SimForge?高性能仿真云平臺， 邀您開展ANSYS FLUENT仿真計算！ 前處理→求解→后處理， 1個視頻，用“蝸殼離心泵仿真分析”案例， 帶您從0開啟全流程高性能仿真云端實戰！
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基于pumplinx的斜盤柱塞泵流動仿真
本課程講解了如何使用pumplinx對斜盤柱塞泵進行幾何劃分，網格劃分，邊界條件設置，后處理等操作。附件中包含教程中使用的幾何模型和生成的項目文件
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隔膜泵仿真的實例教程
隔膜泵的流體仿真方案
1.背景概述
隨著科學技術的飛速發展，對輸送流量大、壓力高、溫度高和高腐蝕介質泵的需求越來越多。隔膜泵是集活塞泵和壓力泵堅固耐用等優點，克服活塞泵密封件易磨損等缺點而發展起來的一種理想的往復式泵,它結構簡單，可以高效、可靠地輸送具有化學和機械侵蝕性、濃度各異的流體介質的長距離高揚程的輸送。
隔膜泵工作時，曲柄連桿機構在電動機的驅動下，帶動柱塞作往復運動，柱塞的運動通過液缸內的工作液/氣體而傳到隔膜，使隔膜來回鼓動。由于隔膜的變形特征，使得在進行隔膜泵的流體仿真時難以對隔膜的容腔變化運動進行定義，一般來說需要考慮流固雙向耦合的方法才可以較好的描述隔膜泵的運動流場。鑒于雙向流固耦合的難度和代價太高，因此基于數值仿真的技術探討較少。
今天小編介紹一種簡化模型的處理方法，既可以獲得較為合理的結果，同時又可以在較短的時間內獲得理想的可靠的計算結果。
2.隔膜泵工作原理
隔膜泵是容積泵中較為特殊的一種形式。它是依靠隔膜片的來回鼓動改變工作室容積從而吸入和排出流體的。當隔膜片向傳動機構一邊運動，泵缸內工作時為負壓而吸入流體，當隔膜片向另一邊運動時，則排出流體。
展開 檢查球閥
拆開泵上下球座，檢查看球座是否有雜質卡住，而導致球閥無法密封。如有雜質，請清理干凈。
另外，請把球放在球座上，觀察球與球座之間是否有較大的縫隙，如有表明球閥磨損嚴重，無法保持密封，造成液體回流，導致隔膜泵工作無力，或者泵可以工作卻沒有液體流出。這時必須更換球閥。
5. 檢查氣路密封件
以上的步驟如果還不能檢查出泵的故障原因，請繼續檢查泵的以下氣路密封件，如有損壞需要更換：
以上是針對造成隔膜泵工作無力等現象的常見原因進行的檢查。通過這幾個步驟的檢查，基本上就可以找到隔膜泵工作無力的原因。
當然，仍然會有一些極不常見的原因可能導致隔膜泵工作無力，如物料粘度過高，閥球重量輕不能及時下落復位，這時需要更換重球或不銹鋼球；此外隔膜壓板松動也可能會導致隔膜泵工作無力。
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展開 “粘性流體流通常使用容積式齒輪泵進行計量，因此研究人員使用3D打印機的擠出機中的一個進行研究。研究人員表示，“假設噴嘴移動的速度與材料擠出速度相同，以獲得可靠的分辨率。”
虹膜光圈部件的幾何形狀：（A）基座，（B）彎曲刀片，（C）轉動盤
噴嘴最大（A）和最小直徑（B）的俯視圖
被稱為可變光闌的光學部件具有多個薄而光滑的葉片，這些葉片以這樣的方式布置以形成圓孔。由于其可控制的孔徑，該光圈通常用于限制在相機快門中傳輸到成像傳感器的光量。這使得它成為可以改變3D打印機噴嘴直徑的組件的不錯選擇。“與傳統的擠出印刷噴嘴相比，虹膜形噴嘴可以輕松調節直徑，并在印刷過程中實現可變直徑，”研究人員在論文中解釋說。 “虹膜隔膜的多葉片可以保證噴嘴的圓形橫截面形狀。利用電子控制系統可以精確快速地改變噴嘴直徑。“
滾動噴嘴的幾何形狀
但是，即使虹膜形狀可能改變噴嘴的直徑，它也可能在圓孔周圍有一些間隙，在材料擠出過程中會造成泄漏，高溫甚至會使刀片軟化并導致打印損壞。這就是為什么研究人員設想了一種可以“在不設置噴嘴中的額外平面的情況下”工作的滾動模型。受紙卷軸的啟發，滾動噴嘴的圓形底部隨著形狀的滾動而變小，盡管它將繼續呈圓形。這就是為什么具有簡單直徑控制的滾動模型可能是更好的,對于具有可變直徑而不是可變光圈形狀的3D打印機噴嘴來說，這可能是更好的選擇。
研究人員得出結論：“到目前為止，已經建立了參數可調FDM過程的理論模型。 使用容積式齒輪泵對打印機的擠出機進行改進，以通過改變轉速來控制流速，從而可以通過在一定的最佳擠出速度下擠出過程中的流速來調節由長絲直徑表示的分辨率。"
展開 今天我們聊聊變量葉片泵的Amesim仿真。
這篇文章有如下幾個重點內容：
1、用解析法和數值法描述了高壓變量葉片泵的幾何形狀，并考慮了不同的泄漏狀態。
2、同時基于Amesim的庫文件建立了仿真模型，對其關鍵性能參數進行了評價。
3、利用有限元分析確定了配流盤的變形量，以便于糾正當前的軸向間隙。
4、采用CFD方法對排量控制閥門的流量系數進行了計算分析。
5、通過實驗驗證了該模型的穩態特性和位移控制動力學特性。
對以上任意一點感興趣的都可以翻看原文“COMPREHENSIVE SIMULATION MODEL OF A HIGH PRESSURE VARIABLE DISPLACEMENT VANE PUMP FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS”。
非平衡轉子葉片泵是一種結構最緊湊的變量泵，廣泛應用于流體動力系統中。
在AMESim建立的模型中，泵被離散化為單個具有均質特性的控制體積，這是比較流行的操作方法，因為它只需要很少的計算時間即可，而且還可以用于系統級分析。不過，AMESim仿真的結果還需要通過實際的樣機測試來校準一些系數。與此同時，最詳細的方法是用計算流體動力學(CFD)來表示。但是，它需要非常高的CPU資源。
該文章提出了一種詳細的高壓變量葉片泵參數模型。該模型集成了三維有限元和CFD模擬的具體結果。其中最重要的結果是配流盤的彈性變形對軸向間隙補償的影響。一旦通過試驗驗證，該模型可作為泵的設計和優化階段的工具。
這里研究的組件是葉片泵，最大排量為48.8cc/rev，最大工作壓力為210 bar。在圖1中顯示了泵芯的截面視圖。該裝置提供了11個葉片，擁有11個外部(主要)可變容腔。
展開 圖5 油溫-40℃時恒壓變量曲線
由圖5可知，液壓泵恒壓設定值變為18.21MPa,較油液溫度為40℃時上升0.17MPa。
由AMESim仿真模型可知，油液溫度下降，即油黏度增大時，液壓泵恒壓設定值會呈上升趨勢。
為驗證AMESim仿真模型的準確性，搭建Fluent流場仿真模型，分別分析計算40℃和-40℃時，壓力油液對變量活塞的作用力變化情況。
3
流場仿真分析
3.1
流場仿真模型搭建
利用流場仿真軟件搭建液壓泵控制機構流場仿真模型，計算不同溫度下變量活塞受力情況，模型見圖6。
圖6 液壓泵控制機構流場仿真模型
3.2 仿真計算
以-40℃和40℃兩種溫度為例，分別計算油液黏度不同時，變量活塞推力的變化情況，計算結果如表2所示。
表2 不同黏度變量活塞推力的變化情況
計算結果表明，油液溫度（黏度）會影響變量活塞底部推力，即變量活塞底部推力在油液溫度低時較小，在油液溫度高時較大，差值為13 N。這就意味著，液壓泵在低溫時，變量活塞底部需要更大的力才能將泵斜盤推至零流量狀態。
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隔膜泵仿真的最新內容
利用 ANSYS Fluent 動態網格進行渦輪泵仿真的方法
使用 ANSYS CFX 對離心泵內的流動進行瞬態仿真。湍流模型采用 SST。同時包含 CFX 定義文件。
<p>本案例利用Fluent中的滑移網格（RBM）模型，對離心泵性能問題進行了瞬態仿真計算。該案例僅對離心泵的瞬態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。本文的相關設置依托于<a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2MTg5ODU3Ng==&mid=2247485266&idx=1&
本案例利用Fluent中的MRF模型，對離心泵性能問題進行了仿真計算。該案例僅對離心泵的穩態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。本案例采用的離心泵為8個葉片，以轉速為1200rpm，入口質量流量為280kg/s為標準設計相關模型，實際計算時采用3m/s的速度入口。
1 workbench 設置
本案例具體設置如下圖 ：
2 SCDM
一、案例背景
轉輪高速旋轉會產生離心力，不僅影響轉輪自身的結構強度，還關系到整機穩定性。因此設計時會用計算機軟件對轉輪進行靜力學分析，確保其強度達標，同時還要進行模態分析，算出固有頻率，避免發生共振。
本案例需要的輸入文件和參數信息如下表：
圖1 幾何模型
二、導入幾何
a. 啟動AIFEM 2024R1；
b. 在窗口左側點擊+新建方案， 自定義文件的保存路徑
根據水冷機組泵揚程曲線，建模仿真管路實際流阻特性，得出實際總流量和流阻工作點，評估均流效果。包括icepak仿真模型，下載后可直接運行計算出結果，以及對應的仿真報告。
微信圖片_20241209220035.png
在 OpenFOAM 中使用 MRFSimpleFoam 對離心泵進行穩態 CFD 仿真。對于此模擬，泵的 CAD 模型是在 FreeCAD 中生成的。泵模型由入口區域、葉輪和蝸殼組成。在 Salome 中分別為每個區域創建網格，然后在 OpenFOAM 中合并這些網格。在多參考系 (MRF) 方法中，求解器求解靜止區域的一組控制方程，而對于旋轉區域，控制方程包含附加源項。進行模擬，直到從一次迭代到下一次迭代的力和力矩的變化可以忽略不計
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使用 ANSYS CFX 項目進行凸輪泵 CFD 仿真
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在 OpenFOAM 中使用 MRFSimpleFoam 對離心泵進行穩態 CFD 仿真。對于此模擬，泵的 CAD 模型是在 FreeCAD 中生成的。泵模型由入口區域、葉輪和蝸殼組成。在 Salome 中分別為每個區域創建網格，然后在 OpenFOAM 中合并這些網格。在多參考系 (MRF) 方法中，求解器求解靜止區域的一組控制方程，而對于旋轉區域，控制方程包含附加源項。進行模擬，直到從一次迭代到下一次迭代的力和力矩的變化可以忽略不計
摘要：本文基于PERA SIM Mechanical通用結構仿真軟件建立了泵蓋熱結構耦合仿真的過程，從導入幾何模型開始，到劃分四面體網格、賦予模型不同的材料參數、施加邊界條件和載荷過程，以及分析求解設置，最終得到泵蓋熱變形與熱應力的分析結果，對泵蓋的結構強度設計提供指導建議。
關鍵詞：泵蓋；熱結構耦合；熱變形；熱應力
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