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楼主: zengxiaodong
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《复合齿轮泵基本理论》、《转子泵的设计理论》

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 楼主| 发表于 2022-2-11 20:53 | 显示全部楼层
CONVERGE也是一个很强大的齿轮泵CFD软件


水泵

1、模拟任何泵
泵在各种行业中发挥着重要作用,从饮用水分配到废水收集,从大型加热和冷却设施到小规模生物医学应用。在每个应用中,您都会发现更多种类的泵设计。有些是动态泵 - 轴向泵,离心泵和混流泵。其他是正排量泵 - 渐进腔,齿轮,凸轮,旋转叶片,螺杆和活塞。
您可以使用CONVERGE在任何这些类型的泵中轻松设置液体流量模拟。CONVERGE的自动笛卡尔切割单元网格划分方法还可以让您轻松执行网格收敛研究,从而确保解决方案的准确性。

2、自动网格划分
如果使用传统方法,为轴流泵或螺杆泵等复杂机器创建边界安装网可能既繁琐又耗时。
在CONVERGE中为泵模拟创建网格非常简单。由于CONVERGE独特的笛卡尔切割单元方法,CONVERGE可以自动为复杂的泵叶轮和正排量泵的紧密间隙创建一个坚固的网格。CONVERGE使用其笛卡尔切割单元方法自动生成整个360度泵几何形状的网格。由于CONVERGE不需要网格模板,因此它是模拟非正统或创新泵设计的理想工具。

3、迭代设计
设计通常是一个迭代过程。设计的迭代性质使现代计算机对此过程非常有用。为泵创建几何体时,您希望能够在发现潜在改进时轻松修改此几何体。
CONVERGE通过其自动网格划分方法有效地适应几何修改。更改几何图形时,在  运行另一个模拟之前不需要重新网格化。CONVERGE根据新几何体自动生成切割网格。

4、稳态和瞬态选项
您可以使用CONVERGE的多参考框架(MRF)方法来设置快速收敛的稳态泵模拟。这是有效创建泵曲线或性能图的理想解决方案。您可以使用这些泵曲线来了解泵在不同操作条件下的性能,并找出峰值效率。
然而,有时,稳态答案根本不够好。CONVERGE还提供瞬态模拟,可以提供有关泵流量特性的有价值信息。例如,压力脉动,叶轮磨损和不期望的阀动力学都是使用瞬态流动模拟最佳分析的设计问题。监测泵中零件移动时压力不平衡的变化对于发现必要的设计改进至关重要。CONVERGE的瞬态流量分析还使您能够监测空化的可能性以及溶解气体和流体压缩性对泵性能的影响。
瞬态仿真的设置过程与MRF稳态仿真一样简单,CONVERGE的笛卡尔切割单元网格划分方法意味着无需手动操作网格来适应边界运动的拉伸方式,固定网格变形或重叠。
快速设置和运行瞬态泵模拟的能力对于使用CONVERGE的流体 - 结构相互作用模型来理解流动阀的运动也很有用。即使在具有未描述运动的运动部件附近,CONVERGE也会在每个时间步长自动生成网格,以捕获流动驱动固体的任意运动。

5、自适应网格划分
真正的创新意味着违反规则。如果您对创新的泵设计有所了解,您可能无法使用现有的泵作为网格模板。CONVERGE的自动啮合使其成为破坏传统泵设计模具的理想设计工具。
对于任何类型的泵,无论是动态泵还是正排量泵,选择网格标准都是相同的。CONVERGE中的网格设置非常简单,即使对于具有与摆锤滑块或隔膜泵一样复杂的运动的泵也是如此。
CONVERGE的一个特性使得案例设置特别方便的是Adaptive MeshRefinement(AMR)。AMR仅在需要时自动在最需要的位置(例如在涡旋脱落位置)细化网格。AMR不仅使设置过程更简单,而且还有助于通过捕获精确的流量结果来减少模拟的运行时间,而无需全局细化的网格。

6、液体特性
CONVERGE可以模拟泵中的各种液体(牛顿和非牛顿,可压缩和不可压缩)。要定义液体,可以使用CONVERGE的液体属性定义或自定义流体属性计算器。

7、汇聚泵
如果您的目标是创造更好的泵,CONVERGE是理解泵设计的关键细节如何影响其性能和耐用性的理想工具。如果您使用的工具只能进行稳态模拟,那么您的设计自然会局限于那些可以以稳态方式建模的设计。使用CONVERGE通过准确的瞬态仿真获得的宝贵见解,将您的设计与竞争对手区分开来。

 楼主| 发表于 2022-2-12 19:52 | 显示全部楼层
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Converge软件在多相流模拟中的新应用-发动机转子泵、油箱晃动和齿轮搅动.pdf (3.17 MB, 下载次数: 8)
发表于 2022-2-12 20:30 | 显示全部楼层
好人呐,分享这么多知识和资料
发表于 2022-2-18 11:16 | 显示全部楼层
就做过内啮合跟柱塞泵,楼主的涉猎让人惊讶,国内的制造业,大排量大压力的工程领域用的泵几乎是空白,几乎全被力士乐,伊顿,川崎垄断了,楼主能不能出几个柱塞泵的理论流体仿真,这方面的理论知识太缺乏了。
 楼主| 发表于 2022-2-19 09:36 | 显示全部楼层
天菲二号 发表于 2022-2-18 11:16
就做过内啮合跟柱塞泵,楼主的涉猎让人惊讶,国内的制造业,大排量大压力的工程领域用的泵几乎是空白,几乎 ...


8楼的博客有柱塞泵实例

基于CFD的柱塞泵进排液阀流场分析.pdf (795.93 KB, 下载次数: 4)
水压轴向柱塞泵配流副流场的CFD解析.pdf (719.11 KB, 下载次数: 3)
轴向柱塞泵吸油腔的CFD解析.pdf (179.38 KB, 下载次数: 4)


发表于 2022-2-22 14:15 | 显示全部楼层
zengxiaodong 发表于 2022-2-19 09:36
8楼的博客有柱塞泵实例

先下来学习了,十分感谢!这是几年前我在中船时测绘仿制的力士乐145排量双联泵(煤炭掘进机用),采用最先进的德国扫描仪+海克斯康三坐标测绘,流道用常规有限元分析软件简易优化圆整了一下流道曲面;最后做了30台样机,测试台上都达到了98.5%的额定压力(25Mpa)容积效率,与原装一样,最后拿到神华煤矿井下进行试用,结果是进口的用了6个月,我们自己做的用了4个多月;总结了一下,应该是两方面的原因,一是材料当时没有用锻打工艺,二是一些理论上的细节优化计算不到位,所以很缺楼主所发的一些理论计算仿真软件,这样会进一步拉近我们国家在泵制造的整体水平,目前来说大排量还是进口垄断,国内唯几的大公司,比如海特克,赛克斯,基石液压等都是做125排量以下的较为成熟。

145双联泵

145双联泵
 楼主| 发表于 2022-2-22 15:32 | 显示全部楼层
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AxSTREAM是一款多学科叶轮机综合设计、分析和优化多功能商业专业软件,能够设计和分析以及优化包括轴流压气机、离心压气机、轴流涡轮和向心涡轮及风机、风扇等多种叶轮机械。



AxSTREAM是目前世界上唯一集叶轮设计、分析和优化于一体的综合设计工具包。AxSTREAM亦是集成度最高、功能最 全、速度最快的商业叶轮设计软件
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AxSTREAM主要进行叶轮机械的一和二维的初始设计与气动分析、优化,全三维叶片造型与三维CFD数值验算、全三维FEA强度、振动校核等。它采 用了先进的项目数据库管理模式,基于优秀的工程经验损失模型,通过自动寻优算法进行优化设计与分析。AxSTREAM是一个不断发展中的程序,从初始专注 于轴流旋转机械的设计,发展到轴流/径流/混流式设计,并加入三维有限元的强度分析和流动分析功能,并且综合考虑冷却、传热等多学科问题。目 前,AxSTREAM可以进行轴流涡轮、轴流压气机、向心涡轮、离心压气机、混流式涡轮和压气机的设计与气动分析。应用范围涵盖汽轮机、燃气轮机、航空发 动机、风机、涡轮增压器和涡轮泵等多种叶轮机械。


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 楼主| 发表于 2022-2-23 09:36 | 显示全部楼层
天菲二号 发表于 2022-2-22 14:15
先下来学习了,十分感谢!这是几年前我在中船时测绘仿制的力士乐145排量双联泵(煤炭掘进机用),采用最 ...
你这个测绘仿制工作已经很牛逼了,迭代几次的话超过力士乐原装产品应该有希望。

双联泵25Mpa这个压力不算高吧。当然流量大是其特点
 楼主| 发表于 2022-2-23 09:40 | 显示全部楼层
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TURBODesign.pdf (834.71 KB, 下载次数: 3)
 楼主| 发表于 2022-2-24 09:30 | 显示全部楼层
nrec、cfturbo、axstream三者都可以设计泵、风机、压气机、透平等。

根据组里的人使用经验说一下:

一般设计压气机(气动)使用nrec的多一些,一般设计水泵(水动)使用cfturbo的多一些,
axstream没用过,网上的教程太少了,不过读到一些论文使用过,主要用来设计压气机和透平(气动)。



之前几年尝试过这几个软件,也用它们做过一些设计,评估过功能以及优劣,谈谈个人看法。

NREC, CFTurbo设计单级的机器还可以,多级的NREC很一般,CFTurbo据我所知不能设计多级机器。AxSTREAM的话单级多级机器都能做,多级是强项,尤其多级汽轮机,它们是靠这个起家的。市面上的叶轮机械软件里,只有AxSTREAM做多级压缩机和多级透平做的比较好。NREC的话国内知名度比较高,因为很早就进入中国了,所以用户数量上有一定优势,但是做出来的设计方案不算特别好,不过国内的厂家用户一般不太会要求精益求精,能用,能给方案就行,高校的话听下来比较喜欢AxSTREAM。

还有一点就是NREC和CFTurbo初步设计只给一个方案,AxSTREAM的话据我所知能出上千个方案给用户选择,导致的一个问题就是NREC和CFTurbo可能会错过最佳的方案。

总结一下:三个都是目前市面上不错的软件,但是NREC和CFTurbo功能和设计能力上相对来说薄弱一些,AxSTREAM的话功能强大,但是相对操作起来复杂一些,所以看个人取舍了,不追求高超的机器效率的,可以选前者,对机器表现有高要求的,选后者。





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