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離心泵的新技術廣泛應用
人氣:72 評論:0 日期:2016/9/3 11:36:37 標簽:全部
進入信息時代的今天,離心泵的設計人員早已經利用計算機技術來進行產品的開發設計(如CAD的利用)大大提高了設計本身的速度,縮短了產品設計的周期。而在生產為主的制造當中,以數控技術CAM為代表的制造技術業已深人到離心泵的生產當中。但是,從日前國內的情況看,數控技術CAM主要應用在批量產品的生產上。對于單件或小批的生產,目前CAM技術尚未在離心泵行業當中普遍實施,單件小批的生產仍舊以傳統生產設備為主。
由于市場要求生產廠商的貨期盡可能縮短,尤其對于特殊產品(針對用戶要求生產的產品)供貨周期縮短,必然要求離心泵的生產企業加速利用CAM技術甚至是計算機集成制造系統(CIMS)。柔性制造(FMC和FMS)對從設計到制造模具、零件加工等各環節協調一致處理 保證一旦設計完成,產品零部件的加工也趨于同期完成,以確保縮短產品的生產周期。
與此同時,除利用計算機制圖外還將在計算機這個載體上實現產品的強度分析、可靠性預估和三維立體設計,將原來需要在生產中發現和解決的工藝問題、局部結構問題及裝配性問題等方面提至生產前進行防范,縮短產品的試制期。
以CAD為主的新技術廣泛應用
(1)離心泵的模具、葉片和重要零件開始用數控機床加工,從而可以提高離心泵的制造質量,圖 1 是用數控銑床加工軸流離心泵葉片和用于加工的葉片三維圖。
(2)離心泵水力設計與繪型軟件逐漸代替人工計算和繪圖 有人問用這個軟件設計的離心泵效率有多高,這是外行人說的話,再好的軟件也要人去使用,可以溶入設計者的設計思想和經驗,而且快速、準確。圖 2 是用 JP1 軟件設計的螺旋離心離心泵葉輪水力圖,設計該圖只需 10min ,人工設計可能要兩天。
(3)離心泵內流場計算從準三元非黏性流動向全三元黏性流動進展 準三元非黏性流動計算的主要方法是 S1 、 S2 兩類流面迭代,它是把三維流動降維成二維,也就是用子午面(軸面)和任意轉面(流面)上的流動進行迭代求解,解決三維流動問題。由于把復雜的三維流動簡化成二維求解,使得解的精度受到影響。 近年計算流體動力學( Computational Fluid Dynamics ) , 簡稱 CFD 問世,為流體機械流場計算提供了新的思路和手段。用 CFD 進行流場計算,首先要把計算區域畫成三維實體,然后生成網格 ( Grid Generation ),再用商用 CFD 軟件 Fluent 等進行計算,見圖 3 。
(4)內部流場測量 以前經常采用探針進行測量,一方面控針本身對流動的影響很大,另一方面測量旋轉流場的轉換裝置也很復雜。進一步使用激光多普勒測速儀( LVD ) ,它是用激光照射流動中的粒子,光被粒子散射,根據散射的成度測量流速。這種方法已經成熟并廣泛應用,但是一般只測量一點速度的某一分量。現在開始使用粒子圖象測速技術( PIV ),其工作原理是在流場中散布示蹤粒子,用脈沖片光源照射流場,通過連續兩次或多次曝光,粒子圖象被記錄在底片上,由此獲得流場速度分布。這種方法突破傳統的單點測量的限制,可瞬時無接觸測量一個截面上的速度分布,具有較高的測量精度。
(5)優化設計方法 為了提高離心泵的性能,許多學者進行了優化設計方法研究。歸納起來主要有以下幾種方法:以優秀模型統計資料為基礎的速度系數優化法;以水力損失最小為目標的損失極值優化法;以某一指標為目標函數的準則篩選優化法。值得說明的是目前的優化設計方法,可能只對具體離心泵的設計有指導意義。另外 CFD 等先進技術的問世,在很大程度上沖淡了對優化設計的興趣,近兩年研究優化設計方法的學者逐漸減少。
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