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減阻溶液中軸對稱水下航行體通氣超空泡數值模擬研究 [D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業大學, 2014.LI S L.

在葉片裂紋擴展理論和數值分析方面,當前研究多局限 于表面裂紋和穿透裂紋,但是實際中的葉片多以三維裂紋形式存在,對于其裂紋前緣形貌、裂紋擴展路徑、裂紋擴展壽命的建模、數值模擬、理論分析都十分復雜。針對以上問題,本文基于ABAQUS 聯合Franc3D 對壓氣機葉片進行裂紋擴展模擬仿真研究,分析初始裂紋位置、初始裂紋前緣形狀、初始裂紋方向等裂紋參數對葉片裂紋擴展的影響。

2 外特性驗證根據國家標準GB/T3216—2016，在達州市某公司的水泵測試試驗臺（B級精度）上對雙葉片環保用泵進行了性能測試，測試介質為常溫清水，試驗樣機和測試結果如圖5、圖6所示。從圖6可知，數值模擬結果與試驗外特性結果吻合較好，變化趨勢基本一致。數值模擬下效率最大偏差為+1.9%。揚程最大偏差為+3.2%，說明采用的數值計算的精度較高，符合研究要求。

同樣，設計實驗也可以使用數值分析和模擬進行，并且在幾分鐘或幾小時內就能獲得同樣準確的結果。 文章來源：泵沙龍

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。

隨著出口流道面積的擴大，揚程也會增加，泵的最佳效率點會向大流量側偏移。 特別說明隨著計算技術和ANSYS等分析軟件的迅速發展，使得數值模擬和計算流體力學（CFD）成為研究和評價水泵最佳特性的較好工具之一。這種類型的模擬在預測和估計泵性能的許多特性方面非常有用，并且在任何進一步的步驟之前給出了許多解決方案。

在本研究中，使用定常（穩態）數值模擬來模擬通過每臺泵的液體流動。為了確保結果的準確性，對四種情況（在BEP和低于BEP的流量下）進行了非定常（非穩態）數值模擬和實驗測試。本研究的主要重點是泵揚程和效率的變化，施加在旋轉部件上的壓力以計算徑向力，以及修正的相關性以預測帶有切割蓋板葉輪的泵中的徑向力。研究的另一個目的是呈現流線，以分析每種情況下渦流強度和流動分離。

常見的離心泵模型需要使用動網格，往往在模擬混合器從靜止狀態切換到基本混合模式的“啟動”階段上耗費大量時間。凍結轉子方法假設泵的葉片相對于葉輪是凍結的，并且可向周圍區域施加離心力。它還可以良好地計算泵的擬穩態條件。近似值可用作完整仿真的初始條件，借此計算出一段時間步的最終解。專門的 CFD 功能可以幫助用戶更輕松地求解復雜的離心泵模型。

1.限壓式變量葉片泵限壓式變量葉片泵是直接利用葉片泵工作容腔內的壓力來推動定子的運動，從而達到變量的目的。如下圖一，限壓彈簧7限制了B點處的壓力Pc，C點的壓力為流量為零時的壓力Pd，調整限壓彈簧7即可改變轉折壓力Pc。圖一工作時，當輸出壓力未達到轉折壓力Pc時，葉片泵以全排量工作，但考慮到泄露，其流量隨著壓力的升高，逐漸降低。

使用高斯過程回歸器作為替代模型，在參數的容許空間上，提供了估計目標函數值的置信度優化器。有利于工程師研究不同因素對離心泵揚程和效率等結果的影響，得到更加準確的結果，指導對離心泵進行最優設計。 本文通過Simerics MP+軟件進行瞬態數值模擬，對優化設計的性能進行了詳細分析。

試驗精度在允許范圍內，說明數值計算模型與實驗結果吻合較好。 圖2.軸流泵的實驗原理圖和圖片：（a）實驗原理圖。(b) 軸流泵。[1] 圖3.血泵在不同轉速下的水力參數。[1]以8000r/min為例，血泵內部流場壓力分布如圖4所示。

風力發電葉片計算域數模建立的數模為典型的方型遠場。1.2 網格劃分和邊界條件網格生成是采用計算流體力學方法對流場進行數值模擬的基礎，常用的網格分為結構網格和非結構網格兩大類。本文工作要借助通用的網格生成軟件FLUENT MESHING生成計算區域內的網格。該類型的網格尺度容易控制，對復雜外形和不規則壁面邊界的適應性強，有助于后續的流場計算結果的收斂性。

圖1：離心泵設計的CFD分析 有許多設計方面會影響泵的效率，例如泵殼體，葉輪蓋板、葉輪葉片數量或葉片角度等。以葉輪為例，可以改變其尺寸，例如增加直徑，但這會增加其質量，從而導致更大的能量損失。試圖在葉輪尺寸和質量之間找到平衡，這對尋求最高效率的工程師來說是一個挑戰。 在采用中心葉輪的離心泵設計中，CFD是分析效率的有效工具。

3.2 CFD離散及數值模擬如圖5為單級渦輪的三維流道模型及對應的網格模型。按設計給定流量34 L/s計算定子入口速度、轉子出口壓力，并作為CFD模擬的邊界條件。

對于 NPSH（所用系統的函數）和 NPSHr（所安裝泵的屬性），使該 NPSH 高于 NPSHr 至關重要，以避免泵損壞和無法忍受的噪音。 NPSH 揚程曲線可以通過在泵的定義工作點逐步增加蒸氣壓來進行數值計算。蒸汽壓的增加將導致 NPSH 減小、氣蝕面積增大，并且當氣蝕變得過于廣泛時泵揚程下降。下面給出了 SHF 泵的示例。

試驗結果與數值模擬結果的對比分析，驗證了數值模擬具有較好的準確性和可信度，從而在實際工程中，可用數值模擬來代替部分試驗，以達到縮短周期、節約開發成本的目的。 文章來源：聚英風機

對于混流泵的數值模擬，計算流體域三維幾何造型的準確性是非常重要的。同時，良好的幾何模型是網格劃分及CFD數值模擬的根本所在。因此本文將整泵的流體域分為吸水室、葉輪、壓水室三部分，應用UG三維幾何軟件分別對其進行三維建模，可見圖1。

該文章介紹了使用商用Simerics MP+軟件對離心泵進行CFD分析的兩種不同方法：瞬態（即動網格）方法和MRF方法。此外，還將使用車輛冷卻液液壓系統CFD模擬獲得的流量和壓降數據與臺架試驗數據的結果進行了比較。瞬態方法計算了泵葉片的真實運動，得到了葉片幾何瞬時位置下的瞬時流量解。在MRF方法中，靜止區的流量控制方程在絕對/慣性坐標系中求解，而運動區的流量在相對/非慣性坐標系中求解。