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离心泵的新技术广泛应用
人气:70 评论:0 日期:2016-09-03 11:36:37 标签:全部
进入信息时代的今天,离心泵的设计人员早已经利用计算机技术来进行产品的开发设计(如CAD的利用)大大提高了设计本身的速度,缩短了产品设计的周期。而在生产为主的制造当中,以数控技术CAM为代表的制造技术业已深人到离心泵的生产当中。但是,从日前国内的情况看,数控技术CAM主要应用在批量产品的生产上。对于单件或小批的生产,目前CAM技术尚未在离心泵行业当中普遍实施,单件小批的生产仍旧以传统生产设备为主。
由于市场要求生产厂商的货期尽可能缩短,尤其对于特殊产品(针对用户要求生产的产品)供货周期缩短,必然要求离心泵的生产企业加速利用CAM技术甚至是计算机集成制造系统(CIMS)。柔性制造(FMC和FMS)对从设计到制造模具、零件加工等各环节协调一致处理 保证一旦设计完成,产品零部件的加工也趋于同期完成,以确保缩短产品的生产周期。
与此同时,除利用计算机制图外还将在计算机这个载体上实现产品的强度分析、可靠性预估和三维立体设计,将原来需要在生产中发现和解决的工艺问题、局部结构问题及装配性问题等方面提至生产前进行防范,缩短产品的试制期。
以CAD为主的新技术广泛应用
(1)离心泵的模具、叶片和重要零件开始用数控机床加工,从而可以提高离心泵的制造质量,图 1 是用数控铣床加工轴流离心泵叶片和用于加工的叶片三维图。
(2)离心泵水力设计与绘型软件逐渐代替人工计算和绘图 有人问用这个软件设计的离心泵效率有多高,这是外行人说的话,再好的软件也要人去使用,可以溶入设计者的设计思想和经验,而且快速、准确。图 2 是用 JP1 软件设计的螺旋离心离心泵叶轮水力图,设计该图只需 10min ,人工设计可能要两天。
(3)离心泵内流场计算从准三元非黏性流动向全三元黏性流动进展 准三元非黏性流动计算的主要方法是 S1 、 S2 两类流面迭代,它是把三维流动降维成二维,也就是用子午面(轴面)和任意转面(流面)上的流动进行迭代求解,解决三维流动问题。由于把复杂的三维流动简化成二维求解,使得解的精度受到影响。 近年计算流体动力学( Computational Fluid Dynamics ) , 简称 CFD 问世,为流体机械流场计算提供了新的思路和手段。用 CFD 进行流场计算,首先要把计算区域画成三维实体,然后生成网格 ( Grid Generation ),再用商用 CFD 软件 Fluent 等进行计算,见图 3 。
(4)内部流场测量 以前经常采用探针进行测量,一方面控针本身对流动的影响很大,另一方面测量旋转流场的转换装置也很复杂。进一步使用激光多普勒测速仪( LVD ) ,它是用激光照射流动中的粒子,光被粒子散射,根据散射的成度测量流速。这种方法已经成熟并广泛应用,但是一般只测量一点速度的某一分量。现在开始使用粒子图象测速技术( PIV ),其工作原理是在流场中散布示踪粒子,用脉冲片光源照射流场,通过连续两次或多次曝光,粒子图象被记录在底片上,由此获得流场速度分布。这种方法突破传统的单点测量的限制,可瞬时无接触测量一个截面上的速度分布,具有较高的测量精度。
(5)优化设计方法 为了提高离心泵的性能,许多学者进行了优化设计方法研究。归纳起来主要有以下几种方法:以优秀模型统计资料为基础的速度系数优化法;以水力损失最小为目标的损失极值优化法;以某一指标为目标函数的准则筛选优化法。值得说明的是目前的优化设计方法,可能只对具体离心泵的设计有指导意义。另外 CFD 等先进技术的问世,在很大程度上冲淡了对优化设计的兴趣,近两年研究优化设计方法的学者逐渐减少。
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