离心泵叶轮虚拟样机建模与仿真

合集下载

磁力驱动离心泵叶轮设计与数字化建模

leakage in the hydraulic transmission. This paper introduces the impeller design and three-dimensional modeling process of a
magnetic driven centrifugal pump, calculates the impeller inlet diameter and other parameters, draws the impeller section line and
模，可为同类产品的设计开发提供参考。
上。其主要步骤包括：绘制叶片轴面投影图；校核过水断面是否
1 叶轮基本参数的确定
平滑；绘制分流线；流线分段；在方格网上绘制流线；从 0 度到
磁力驱动离心泵的基本设计要求为：扬程 H 为 77m 流 130 度每隔 10 度绘制一条轴面截线；绘制间隔为 5 的纵线与截
力驱动离心泵的研究主要集中在水力设计、磁性材料、磁力联轴坐标系可以解决这一问题，圆柱坐标系也便于后续叶轮的 NX
器、冷却回路等方面[5-8]。本文开展了一款大流量磁力驱动离心数字化建模中表述各个参考点坐标。
泵的叶轮设计，并基于 NX 12.0 进行了叶轮的数字化三维建
叶片木模图的作用是将在空间中扭曲的叶片投影在平面图
0.05 2900
252mm
（8）
究所、太仓磁力泵有限公司等单位。近年来，江苏大学流体机械
2 叶片木模图绘制
研究中心研制了系列化的磁力驱动离心泵产品，曾先后荣获省
磁力驱动离心泵叶轮采用扭曲叶片造型以获取较好水力性
部级科技进步二等奖和国家科技进步二等奖等奖励。目前对磁能。扭曲叶片是一个曲面，不易用笛卡尔坐标系表述，选用圆柱

离心泵数字孪生机理建模

离心泵数字孪生机理建模离心泵数字孪生是利用数字孪生技术对离心泵的运行进行建模和仿真，从而实现对离心泵运行状态的实时监测、故障诊断和预测维护的目的。

离心泵是一种常见的流体机械设备，广泛应用于工业领域中的液体输送、供水、排水、油田勘探等工作。

通过数字孪生技术对离心泵的运行进行建模，可以对离心泵的关键参数进行实时监测和预测，提高设备的可靠性和运行效率，降低运行成本和故障风险。

离心泵的数字孪生机理建模需要从以下几个方面进行考虑：一、离心泵的流体动力学模型：离心泵的工作原理是利用叶轮的旋转来吸入液体，然后通过叶轮转动产生的离心力将液体压出。

离心泵的流体动力学模型包括流体力学方程、能量方程和质量守恒方程等，可以通过数值计算的方法对离心泵的流场进行模拟和仿真。

二、离心泵的结构模型：离心泵的结构由叶轮、泵壳、轴等组成，离心泵的数字孪生模型需要考虑这些结构的影响因素，如叶轮的转速、泵壳的摩擦损失、轴的变形等。

通过结构模型可以对离心泵的结构特性进行分析和预测。

三、离心泵的工况模型：离心泵的工况包括入口压力、出口压力、流量等参数，这些参数直接影响离心泵的运行状态。

通过建立离心泵的工况模型，可以对离心泵的运行状态进行实时监测和预测，及时发现工况异常和故障。

数字孪生是利用物理模型和数据模型来对真实系统进行建模和仿真，离心泵的数字孪生机理建模也可以通过物理模型和数据模型相结合的方式进行。

在物理模型中，可以通过建立离心泵的动力学和结构模型，对离心泵的流场、压力、转速等参数进行实时仿真，从而得到离心泵的运行状态。

在数据模型中，可以通过采集离心泵的运行数据，如压力传感器、温度传感器、振动传感器等，利用数据分析和机器学习的方法，对离心泵的运行状态进行监测、诊断和预测，形成离心泵的数字孪生模型。

离心泵数字孪生模型的建立不仅可以用于对离心泵的运行状态进行监测和预测，还可以用于优化离心泵的设计和控制策略。

通过对离心泵的数字孪生模型进行参数调整和优化，可以提高离心泵的工作效率和节能性。

叶轮的三维建模与仿真制造

北京工业大学耿丹学院毕业设计（论文）题目：风能驱动物料传送装置中叶轮的三维建模与仿真制造姓名袁帅系名机械系专业机械制造及其自动化学号090101222指导教师黄磊20133年5月9日日期20120133年5月9日201目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1数控加工技术概述 (1)1.2复杂曲面造型技术 (2)1.3复杂曲面零件数控加工技术 (3)1.4论文的主要研究内容和工作 (5)第二章复杂曲面的Pro/E造型方法 (6)2.1引言 (6)2.2本课题研究的目的 (6)2.3本课题研究的意义 (7)2.4叶轮的生产纲领 (7)第三章叶轮零件的三维建模与仿真制造 (8)3.1叶轮Pro/ENGINEER三维模型创建流程图 (8)3.2创建叶轮 (8)3.3CAXA制造工程师2013软件仿真加工 (23)3.3.1转换为CAXA软件 (23)3.3.2叶轮粗加工 (24)3.3.3叶轮精加工 (29)3.3.4定义毛坯 (33)3.3.5进行仿真加工 (33)3.3.6生成G代码 (34)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (47)摘要本文主要是通过利用Pro/ENGINEER 4.0软件独立设计叶轮零件图纸，编制加工工艺、加工程序等各种工艺文件，通过配备CAXA系统的加工中心进行仿真加工制造。

叶轮类零件是一类具有代表性且造型比较规范的、典型的通道类复杂零件，其形状特征明显，工作型面的设计涉及到空气动力学、流体力学等多个学科，因此曲面加工手段、加工精度和加工表面质量对其性能参数都有很大影响。

故叶轮的设计与制造密不可分。

传统的叶轮加工方法是叶片与轮毂采用不同的毛坯，分别加工成形后将叶片焊接在轮毅上。

此方法不仅费时费力，且叶轮的各种性能难以保证。

近年来，多轴数控技术尤其是五轴数控技术的发展使得叶轮的整体加工成为可能并日益普及。

本文主要进行了风能驱动物料传送装置中叶轮设计制造。

离心泵叶轮内系统流场的计算仿真

离心泵叶轮内系统流场的计算仿真离心泵叶轮内部流场的计算仿真是为了了解流体在离心泵内部的流动情况，从而优化叶轮设计和提高泵的效率。

在进行离心泵叶轮内部流场的计算仿真时，需要考虑以下几个因素：泵的几何形状、流体性质、边界条件和数值模拟方法。

首先，离心泵的几何形状对流场的分布和特性有着重要的影响。

泵叶轮的叶片数目、叶轮的进出口截面积和叶片的弯曲角度等都会影响流体在叶轮内的流动情况。

通过使用计算机辅助设计软件，可以建立泵的几何模型，并导入流体计算软件中进行后续的流体仿真。

其次，流体的性质是进行流体仿真的重要参数。

例如，流体的密度、黏度和压缩性等都会对流场的分布和特性产生影响。

通过获取流体的物理性质参数，可以在流体计算软件中进行设定。

在设定数值模拟过程中，需要确定边界条件，如泵的进出口压力和流量。

进口边界可以设定为流体的入口条件，而出口边界可以设定为自由出流边界条件，或者通过设定压力来模拟泵的工作情况。

最后，数值模拟方法是实现流体仿真的关键。

通过数值计算方法，可以将流体力学方程离散化，然后通过迭代计算得到流场的分布。

常用的数值模拟方法包括有限差分法(Finite Difference Method, FDM)、有限体积法(Finite Volume Method, FVM)和有限元法(Finite Element Method, FEM)等。

根据实际情况和计算需求，可以选择适合的数值模拟方法进行计算仿真。

在进行离心泵叶轮内部流场的计算仿真时，还需要考虑模型的合理性和精度。

例如，叶轮的几何模型应该与实际叶轮相匹配，流体参数应准确地反映出实际情况。

此外，还需要进行收敛性分析，以确保计算结果的准确性和可靠性。

总之，离心泵叶轮内部流场的计算仿真是一个复杂而重要的工作。

通过合理设置几何模型、流体参数、边界条件和数值模拟方法，可以实现对离心泵叶轮内部流场的准确计算仿真，为离心泵的优化设计和性能改进提供依据。

毕业设计(论文)-基于PROE离心泵叶轮三维建模及流场数值模拟分析模板

摘要本文将曲面造型与数值计算有机的结合在一起应用到离心泵叶轮的设计中。

采用二维造型得到计算区域，通过对离心泵叶轮内部流场的数值计算与分析，得到较好的离心泵叶轮。

本文主要对离心泵叶轮的计算公式进行研究，并对离心泵叶轮的尺寸进行计算。

建立了一个叶轮轴面投影图，为叶轮的绘型做准备。

选择一种适合的绘型方法，完成离心泵叶轮的绘型。

最后再利用PRO/E软件建立离心泵叶轮的三维实体模型,即完成了在PRO/E中的三维建模。

为了方便流场数值的模拟分析，使用Gambit软件对所得的三维模型进行划分网格，运用fluent软件做出边界条件并计算，再使用fluent软件对所设计的离心泵叶轮内三维流场进行了数值模拟，并对计算结果进行了分析。

而后采用基于标准k一e湍流模型来求解，在非结构化网格中，采用基于有限元的有限体积法对方程进行离散，用压力校正法进行数值求解。

利用湍流模拟结果，分析了离心泵叶轮进口边位置对泵性能的影响。

由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而fluent能达到最佳的收敛速度和求解精度。

本文结合实例和经验，通过对离心泵叶轮CFD计算结果的分析，说明所设计的叶轮是成功的。

关键词：离心泵叶轮；PRO/E；三维建模；数值模拟；计算流体动力学（CFD）Title Based on PRO / E centrifugal impeller three-dimensional modeling and numerical simulationAbstractThis article will surface modeling and numerical computation applied to the organic combination of centrifugal pump design. Be calculated using two-dimensional modeling area, through the centrifugal pump impeller Numerical calculation and analysis, get a better pump impeller.In this paper, the formula for centrifugal pump impeller to study, and calculated the size of centrifugal pump impeller. The establishment of a leaf axle plane projection, the drawing of the impeller to prepare. Select the drawing of a suitable method to complete the drawing of centrifugal pump impeller. Finally, using PRO / E software to establish the three-dimensional solid model centrifugal pump impeller, which was completed in PRO / E in the three-dimensional modeling.In order to facilitate numerical simulation analysis,the use of proceeds Gambit software mesh three-dimensional model,using fluent software to make the boundary conditions anf calculate,and then use software designed for fluent centrifugal pump impeller flow field is numerically simulation and calculation results are analyzed. Then based on the standard k a e turbulence model to solve, in the unstructured grid, finite element based finite volume method to discretize the equations using the numerical solution of the pressure correction method. Turbulence simulation using the results of analysis of a centrifugal pump impeller inlet side of the pump performance of the location. As a result of a variety of multi-grid solution method and the accelerating convergence technology, which can achieve the best fluent convergence speed and solution accuracy.In this paper, examples and experience, through the centrifugal pump impeller CFD analysis results, indicating that the impeller is successful. Keywords: centrifugal pump impeller; PRO / E; three-dimensional modeling; numerical simulation; computational fluid dynamics (CFD)目录基于PRO/E离心泵叶轮三维建模及流场数值模拟分析第一章绪论1.1论文研究的背景：泵广泛应用于国民经济的各个部门，它的技术性能对各相关行业影响巨大，长期以来采用“手工设计一样机生产一样机测试一设计修改”的生产路线，其不仅研制开发费用高，而且周期很长。

离心泵水力模型的设计与数值模拟验证论文--大学毕业设计论文

山东大学ShanDong University离心泵水力模型的设计与数值模拟验证姓名：刘自亮学号：201300160104学院：机械工程学院专业：过程装备与控制工程日期：2016,5,15目录一、离心泵水力模型的设计 (3)1、泵的主要设计参数和结构方案的确定 (3)1-1设计参数和要求 (3)1-2确定泵的总体结构形式和泵的进出口直径 (3)1-3泵转速的确定 (3)1-4计算比转数ns，确定水力方案 (4)1-5估算泵的效率 (4)1-6轴功率和原动机功率 (4)1-7轴径和轮毂直径的确定 (5)2、相似设计法 (5)2-1相似设计法的导出 (5)2-2相似设计法的步骤 (6)2-3相似设计法应注意的问题 (6)3、速度系数设计法 (6)3-1叶轮进口直径D0的确定 (7)3-2叶轮出口直径D2的初步计算 (7)3-3叶轮出口宽度b2的计算和选择 (7)3-4叶片数的计算和选择 (8)3-5介绍确定叶轮尺寸的其它速度系数 (8)3-6叶轮外径Ｄ２或叶片出口角β２的精确计算 (9)3-7叶片进口安放角的确定 (10)二、离心泵的数值模拟验证 (11)1、CFD数值模拟的基本理论 (11)1-1计算流体力学简介 (12)1-2计算流体力学控制方程 (13)1-3湍流模型 (15)1-4控制方程的求解方法 (17)2、离心泵建模及数值模拟方案 (19)2-1离心泵模型参数 (19)2-2流道模型建模 (22)2-3网格划分 (24)2-4旋转叶轮和静止蜗壳的藕合 (26)2-5边界条件 (28)2-6数值模拟方案的确定 (29)3、离心泵内部流场计算结果分析 (31)3-1设计工况下离心泵整机流场分析 (32)3-2叶轮内部流动分析 (33)3-3蜗壳内部流动分析 (39)3-4不同叶片数下的离心泵整机流场分析 (42)三、结论 (47)参考文献 (48)一、离心泵水力模型的设计1、泵的主要设计参数和结构方案的确定1-1设计参数和要求流量；扬程；转速（或由设计者确定）；装置汽蚀余量（或给出装置的使用条件）；效率（要求保证的效率）；介质的性质（温度、重度、含杂质情况、腐蚀性等）；对特性曲线的要求（平坦、陡降、是否允许有驼峰等）。

离心泵叶轮的三维CAD系统设计及仿真

50文章编号：1001-3997（2009）01-0050-03机械设计与制造Machinery Design ＆Manufacture第1期2009年1月离心泵叶轮的三维CAD 系统设计及仿真王新华马永超吴婷（北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100022）Design and emulation of 3-D CAD system on centrifugal pump impellerWANG Xin-hua ，MA Yong-chao ，WU Ting（College of Mechanical Engineering &Applied Electronics technology ，Beijing Universityof Technology ，Beijing 100022，China ）【摘要】针对我国离心泵CAD 的研究和发展趋势，建立了基于Windows 环境下的开放式、可扩充的低、中、高比转速离心泵叶轮三维CAD 设计系统。

根据离心泵水力设计原则，完成了泵参数设计模块、叶轮参数设计模块、叶片绘型模块及接口输出模块的设计，开发了一套参数化CAD 设计系统，实现了离心泵叶轮空间扭曲叶片的三维实体造型设计及仿真。

关键词：叶轮；CAD ；系统设计；仿真【Abstract 】Toward the trends in research and development of CAD system in centrifugal pump ，an medium and high specific open-ended 3-D CAD system of centrifugal impeller is established about low ，speed based on Windows environment. According to the hydraulic design principle of centrifugal pump ，the impeller parameter ，blade plotting as well as interface parameters out －design modules of pump parameter ，putting are finished ，and a set of parameterized CAD design system is developed. Thus the 3-D solid mass design and emulation of spatial warping blade in centrifugal impeller is carried out.Key words ：Impeller ；CAD ；System design ；Emulation文献标识码：A2]。

离心风机整机三维数值仿真方法及分析

万方数据万方数据万方数据围３蜗壳进口静压沿周向分布比较小，这是由于气流在叶轮出口之后在蜗壳内部积聚，然后再增速从出口排出，这说明蜗壳的存在对Ｄｔ。

轮流场的影响非常显著。

图４各叶轮通道出口处的的流量分布圈５叶轮中心回转面蜗壳相对总压分布图６是蜗壳周向截面上的相对马赫数分布图，图７是ｓ１截面（见图２）ｔ：的速度矢量分布图。

从图中可以看Ｈ｛，靠近蜗壳出口处与蜗壳其余区域相比有大范嗣的低速区，图７即是该区域的轴向截面图的速度矢量分布图，从图中明显可以看出在蜗壳通道中部以及靠近蜗壳外壁区域有明显二次流·－－——３３８－－－——及其形成的漩涡，造成该区域流场严重堵塞，也使蜗壳内部流场变得极不均匀。

因此出Ｌ］气流的不均匀分布以及蜗壳流道的不对称性产生的二次流及其漩涡是造成蜗壳内部流场不对称性的主要因素。

图６蜗壳周向截面上的相对Ｍａ分布图７Ｓｌ截面上的速度矢量分布５结论１）叶轮出口流动对蜗壳内的流动影响较大，而蜗壳的不对称结构对叶轮出口流动的反作用亦不能忽视。

２）受叶轮出口气流分布不均以及蜗壳流道不对称的影响，蜗壳入口气流沿周向和轴向分布都不均匀。

本次数值仿真很好地捕捉了离心风机内部许多蕈要的流动现象，这些现象表明ｒ离心风机内的流动非常复杂，属于全三维的粘性流动，准确反映了蜗壳与叶轮之问的相互作用，为风机的设计和性能优化提供了可信的理论依据。

因此，在某些简化模型下对风机内某个部件或某个流道做的数值仿真并不能准确反映蜗壳与叶轮之间的相互作用，也很难为风机的设计和性能优化提供可信的理论依据。

参考文献：［１］孙长辉，刘正先。

王斗，罗惕乾．蜗壳变型线改进离心风机性能的研究［Ｊ］．流体机械，２００７，３５（４）．（下转第３６５页）万方数据运用表达式ＳＩＭ来区分相间策略所检索到的文档，若采取不检索重复文档原则，则可得到如表４排列的输出。

例如，Ｑ，检索到了除ｄ２和ｄ。

，外的所有文档，有一个文档与Ｑ。

是同一定义的，一个文档粗糙包含于Ｑ。

离心泵叶轮动力学模型

离心泵叶轮动力学模型
离心泵是一种常见的流体输送设备，它利用旋转的叶轮产生离心力，将液体从低压区域输送至高压区域。

叶轮是离心泵的关键部件，它的动力学模型对于泵的性能和工作效率至关重要。

离心泵叶轮动力学模型的研究主要关注叶轮的受力、运动和性能评估。

在离心泵工作过程中，液体进入叶轮，叶轮的旋转将其加速并产生离心力，然后将液体推向出口。

叶轮的动力学模型可以分为静态模型和动态模型。

静态模型主要用于分析叶轮的受力和变形情况，以确定叶轮的结构和材料。

动态模型则用于评估叶轮在旋转过程中的运动规律和性能表现。

在叶轮的静态模型中，考虑到叶轮的材料和结构特性，通过有限元分析等方法，计算叶轮在工作条件下的应力和变形情况。

这有助于提高叶轮的强度和刚度，确保其能够承受工作条件下的压力和转速。

动态模型则更加关注叶轮的运动和性能。

叶轮在旋转过程中，受到液体的冲击和离心力的作用，会产生弯曲和扭转变形。

通过建立动态模型，可以分析叶轮的运动规律和受力情况，进而评估其性能表现。

通过动力学模型的研究，可以优化叶轮的设计和制造工艺，提高离心泵的工作效率和可靠性。

同时，也可以减少能耗和噪音，延长设
备的使用寿命。

离心泵叶轮动力学模型的研究对于离心泵的设计、制造和应用具有重要意义。

通过合理的模型建立和分析，可以提高离心泵的性能和效率，满足不同工况下的流体输送需求。

同时，也为离心泵的进一步发展和应用提供了理论基础。

单级离心泵的建模分析设计

单级离心泵的建模分析设计摘要：本文主要是利用3D-MAX软件对单级离心泵进行建模。

用命令面板中的建模工具以及修改命令对模型进行创建和局部的修改。

建立材质库，编辑材质，将材质赋予到对应模型。

关键词：3D-MAX 建模渲染虚拟现实一、制作前的准备工作1. 数据的收集与整理。

2. 确定单级离心泵的树状层次结构。

二、单级离心泵的创建过程以上面单级离心泵树状层次结构图为基础，遵循由上到下，由局部到整体，由里到外的原则，进行几何模型的创建。

1. 叶轮的模型构建打开3DS Max后，首先设置系统单位。

点击菜单栏中自定义按钮，选择单位设置，将公制更改为毫米；然后单击系统单位设置比例，同样改为毫米。

1.1创建内轴。

由于内轴是一个面内凹的管状体，属于不规则的几何体，利用“放样”的方法实现。

a）创建一个半径50高200的圆柱体。

b）将圆柱体转化为可编辑多边形。

在修改面板的多边形级别下选择“挤出”命令，挤出厚度为15[1]。

c）创建一个半径70高200的圆柱体。

将圆柱体与上步骤中创建的圆柱体利用对齐工具进行在x、y、z轴的中心对齐。

完成后进行两圆柱体的步尔差级运算。

便得到了叶轮的内轴。

如图1-3。

1.2创建夹叶板a）在顶视图制作3种大小的圆形，分别为外圆夹页板大小的圆形、中心镂空圆形、镂空小圆形。

b）选择最大的圆形，转化为可编辑样条线，用附加命令附加所有的圆形。

完成后选择修改器的挤出命令，挤出厚度为5。

1.3创建叶扇a）根据上步骤中所建的夹板，在顶视图中从小圆的边缘到大圆的边缘创建一条线，转化为可编辑样条线。

在修改面板中选择样条线级别下的轮廓级别，将轮廓设为5[2]。

选择样条线的顶点级别，适当调整各顶点的位置，使它接近叶扇的轮廓。

b）完成后，选择修改器中的挤出命令，将线挤出，挤出厚度为64，便得到了单片叶扇。

c）由于叶扇是围着中心轴钧匀分布的，因此用阵列工具中的旋转，在层次面板中调节单片叶扇的仅影响轴，利用对齐工具关闭仅影响轴按钮。

基于虚拟样机的机械系统建模与仿真技术

基于虚拟样机的机械系统建模与仿真技术在现代机械工程领域，虚拟样机技术正逐渐成为产品设计与研发过程中的重要手段。

它通过在计算机上创建机械系统的数字化模型，并进行仿真分析，能够在产品实际制造之前，对其性能、可靠性和可制造性等方面进行评估和优化，从而大大缩短产品开发周期，降低成本，提高产品质量。

机械系统建模是虚拟样机技术的基础。

在建模过程中，需要对机械系统的各个组成部分进行精确的描述，包括几何形状、材料属性、运动关系等。

对于简单的机械部件，如杆件、轴、齿轮等，可以采用基于几何形状的建模方法，通过 CAD 软件创建其三维模型，并导入到仿真软件中。

而对于复杂的机械系统，如汽车发动机、飞机起落架等，则需要采用多体动力学建模方法，将系统分解为多个刚体和柔性体，并通过建立运动学和动力学方程来描述其运动规律。

在建模过程中，材料属性的定义也是至关重要的。

不同的材料具有不同的力学性能，如弹性模量、屈服强度、密度等，这些参数将直接影响到仿真结果的准确性。

此外，运动副的定义也是建模的关键环节之一，它决定了各个部件之间的相对运动关系，如旋转副、移动副、球面副等。

仿真技术则是虚拟样机技术的核心。

通过对建立好的机械系统模型施加各种载荷和边界条件，并运用数值计算方法求解运动方程，可以得到系统在不同工况下的运动状态、受力情况和能量消耗等信息。

常见的仿真分析类型包括运动学仿真、动力学仿真、静力学仿真和疲劳仿真等。

运动学仿真主要关注机械系统的运动轨迹、速度和加速度等参数，用于评估系统的运动性能和协调性。

例如，在汽车悬架系统的设计中，可以通过运动学仿真分析车轮的跳动和悬架的伸缩情况，从而优化悬架的几何参数和弹性元件的特性。

动力学仿真则考虑了力和力矩的作用，能够更真实地反映机械系统的动态响应。

在机械传动系统的设计中，动力学仿真可以用于分析齿轮之间的啮合力、传动轴的扭矩和振动情况，为系统的优化设计提供依据。

静力学仿真用于分析机械系统在静态载荷下的变形和应力分布，以评估结构的强度和刚度。

离心泵叶轮的三维CAD系统设计及仿真

离心泵叶轮的三维CAD系统设计及仿真离心泵是一种常见的液体输送设备，其工作原理是通过转动叶轮，将液体吸入并通过离心力将其排出。

离心泵的关键部件之一就是叶轮，其设计质量和几何形状对泵的性能起着至关重要的作用。

在设计离心泵叶轮的三维CAD系统时，需要考虑以下几个关键因素：1.几何形状设计：离心泵叶轮的几何形状对泵的性能起着决定性的影响。

一般来说，叶轮的几何形状应满足以下要求：叶片的长度、高度和倾角要合理，以确保液体在流经叶轮时能得到充分的离心力；叶片的截面形状应符合气动学的要求，一般选择空气动力学良好的宽扁形或狭长形；叶轮的几何形状应保持对称性，避免不必要的振动和不平衡。

2.流场分析：在进行离心泵叶轮的三维CAD系统设计时，还需要进行流场分析，以评估叶轮的性能和效率。

通过使用流体力学软件，可以对叶轮的气动性能进行仿真分析，包括流速、压力和流量等参数。

通过优化叶片的几何形状，可以使得离心泵的效率和性能得到提高。

3.强度分析：离心泵在工作过程中会受到较大的离心力和液压力的作用，因此叶轮的强度分析是不可忽视的。

在进行强度分析时，需要考虑叶轮材料的力学性能、叶片的几何形状和边界条件等因素。

通过有限元分析方法，可以估计叶轮在工作过程中的应力和变形情况，以确保叶轮的结构安全可靠。

4.叶轮制造：在进行离心泵叶轮的CAD系统设计时，还需要考虑叶轮的制造问题。

根据叶轮的几何形状和材料特性，选择适当的制造工艺，如锻造、铸造或数控加工等。

同时，还需要考虑到叶轮的装配和调试问题，以确保叶轮能够正常运行。

总之，离心泵叶轮的三维CAD系统设计及仿真是一个涉及多个方面的复杂过程。

通过合理设计叶轮的几何形状、进行流场分析和强度分析，可以提高离心泵的效率和性能。

同时，在设计过程中还需要考虑叶轮的制造和装配问题，以确保叶轮的可靠运行。

叶轮建模及数控加工仿真

一、UG/Modeling模块进行三维造型（一）建立叶轮基体1．新建文件进入UG程序后，首先点击图标，系统显示新零件对话框，在此框中的文件名称栏里键入impeller_modle并点击为单位，最后点击，即新建叶轮文件。

2．建立叶轮基体（1）新建文件后，首先选择→选项。

（2）点击按钮按钮，选择，在对话框中点击，点击弹出圆锥尺寸对话框，按右图所示尺寸填入，点击完成（二）建立叶片形状（1）建立基准轴a.点击，依次选择，，在下拉菜点中选择XC，点击完成b.点击，选择，，打开下拉菜单点击，在图形区点选叶轮基体顶圆相对的四分点，点击完成（2）绘制叶片草图轮廓点击进入草图模式，选择XC－YC作为基准平面，建立如下所示草图点击退出草图模式，点击，在弹出对话框中选择对上一步绘制的曲线进行修剪，得到如下所示曲线（3）拉伸叶片点击，选择，用鼠标分别选取上图中曲线的四根线段，点击弹出对话框，选择，在弹出对话框中点击沿Z轴方向拉伸，点击，在对话框的end distance栏中填入300，点击，选择，点击完成叶片拉伸操作。

（4）修剪叶片a.建立修剪用曲面点击，以（420，0，260），（-10，0，300）为坐标绘制直线，点击，鼠标选取图形区中刚绘制的直线，点击，选择，在弹出对话框中点击，两次点击，确保基点坐标为零，start angle和end angle 分别填入-50和50。

点击完成b.用曲面修剪叶片点击，在图形区点选叶片，点击，在图形区点选上一步完成的曲面，选择完成修剪叶片操作。

（5）建立圆阵列点击，选择，在界面图形区中点击上一步完成的叶片，点击，阵列数为5，转角72°。

（6）建立倒圆角特征a．在叶片底部建立12.5倒圆角点击，在default radius处填入12.5，用鼠标分别选取图形区中叶片和叶轮基体的交界线，点击完成。

b．建立叶片顶部变半径倒圆角点击，在前打勾，在图形区分别点选下图所示三点，每点的圆角半径值为1：31.25；2：12.5；3：1.5625，点击完成c.建立叶轮基体倒角点击，选择，在图形区点选叶轮基体的顶圆和底圆，点击，在offset处填入6.25，点击完成（三）建立叶轮基体键槽等其他特征a．建立孔特征1．点击，选择，在弹出对话框中点击，点击，尺寸如右图，点击，基点坐标为（0，0，0），点击，选择，在图形区点选叶轮基体，点击完成。

离心泵虚拟训练及拆装平台设计

0 引言近年来，随着计算机技术、信息技术以及其他技术的进步，虚拟现实技术也实现了迅猛发展，它在各个领域中的应用都取得了显著突破，并逐渐成为新的学科领域。

虚拟现实技术因具有沉浸性、交互性以及构想性等特点受到教育工作者的青睐，并通过各种方式的开发应用使其成为促进教育发展的一种新型手段。

相对于传统教学，虚拟现实技术能通过计算机将原本抽象复杂的知识转化为实时、动态且可交互的三维立体场景供学生学习、观摩和操作，从而打破设备、时间以及场地的限制，大大提高了教学的灵活性、经济性和安全性[1]。

离心泵作为一种通用的流体机械，它具有结构紧凑、流量平稳、震动较小、适应性强以及维护费用低等特点，被广泛应用于社会生产生活的各个领域[2]。

基于离心泵的工作原理、结构组成以及使用维护等知识点的教学一直是机械类专业教学的重要组成部分，利用虚拟现实技术可以使该部分知识更加灵活方便地供学生学习，对创新教学手段、提高教学质量有重要的现实意义[3]。

该文所述的离心泵虚拟训练及拆装平台是以IS50-32-125B型卧式离心泵为仿真对象，采用Unity 3D作为开发引擎，结合3ds Max等软件进行离心泵操作平台场景建模和拆装动画的制作，能实现离心泵启动停止、压力调节、流量监控、故障显示、爆炸拆解、分步拆装以及自由拆装等功能，还可以用于辅助离心泵相关理论的教学工作。

1 平台场景构建离心泵虚拟训练及拆装平台系统如图1所示，主要由离心泵、电机、控制箱、吸入阀、排出阀、流量计、进出口压力表、进口止回阀、水箱以及相应的管路组成。

平台场景构建主要分为离心泵机组建模、管系附件建模和环境建模3个部分。

1.1 离心泵机组建模离心泵机组建模是根据IS50-32-125B型卧式离心泵各零件的实际尺寸进行建模的，要求能清晰完整地表达各零件离心泵虚拟训练及拆装平台设计韩中建（武警海警学院机电管理系，浙江宁波 315801）摘要：为了解决传统离心泵实训教学受设备、时间、场地以及经费等因素制约的问题，基于Unity 3D开发引擎，以IS50-32-125B型卧式离心泵为仿真对象，设计一套离心泵虚拟训练及拆装平台。

基于逆向工程的离心泵三维建模及数值模拟

基于逆向工程的离心泵三维建模及数值模拟张宇，龚亚军，曾保平，汪琦(武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉 430064)摘要: 离心泵是重要的船用机械配套设备，计算机技术的发展和功能强大的三维制图软件为构造具有复杂曲面的离心泵蜗壳及叶轮流道提供了极大的便利。

本文在逆向工程思想的指导下，结合三维激光扫描仪、相关点云处理软件和三维 CAD 软件，精确地构建出离心泵的三维模型。

建立泵的三维水力模型，利用 CFD 方法分析其内部流动现象和规律。

将离心泵性能预测值与试验值进行比较，结果表明两者符合的很好，为泵的结构优化和性能提升打下了基础。

关键词：逆向工程；离心泵；数值模拟；计算流体动力学；计算机辅助设计中图分类号：TP391.7 文献标识码：A文章编号： 1672 – 7619(2016)12 – 0094 – 04 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7619.2016.12.019Three-dimensional modeling and numerical simulation of centrifugal pump basedon reverse engineeringZHANG Yu, GONG Ya-jun, ZENG Bao-ping, WANG Qi(Wuhan Second Ship Design and Research Institute, Wuhan 430064, China)Abstract: Centrifugal pump is a crucial marine drive machinery equipment. With the development of computer techno-logy, powerful 3D graphics software can be put into use to design the complex surface of the volute and impeller channel. In this paper, under the guidance of the concept of reverse engineering, combined with softwares, namely the laser scanner, scattered point cloud software and 3D CAD software will accurately construct 3D model of centrifugal pump to establish the 3D hydraulic model pump, using CFD method to analyze the internal flow phenomena and the basic rule for it. The predict-ive values and experimental values of the centrifugal pump working performance will be made comparison over and lead to the results that both are up to standards, and provide useful information for the structure optimization and performance en-hancement of the pump.Key words: reverse engineering；centrifugal pump；numerical simulation；computational fluid dynamics；com-puter-aid design0 引言逆向工程是一种以先进产品设备的实物、样件、软件或影像作为研究对象, 应用现代设计方法学、生产工程学、材料学和相关专业知识进行系统分析和研究、探索掌握关键技术, 进而开发出同类的更为先进的产品技术[1, 2]。

离心泵叶轮流动特性的仿真与实验研究

离心泵叶轮流动特性的仿真与实验研究离心泵叶轮是离心泵的核心部件，其流动特性的仿真与实验研究对于离心泵的性能优化和设计改进具有重要意义。

本文将从理论和实验两个方面探讨离心泵叶轮的流动特性。

一、离心泵叶轮流动特性的理论仿真离心泵叶轮的理论仿真基于流体力学的基本原理和相关方程进行建模和求解。

其中，雷诺平均N-S方程和可压缩流动的动能方程是求解离心泵叶轮流动特性的基本方程。

通过建立离心泵叶轮内部流场的网格模型，并采用有限体积法对方程进行离散求解，可以获得离心泵叶轮的速度分布、压力分布和涡量等流动特性参数。

离心泵叶轮的流动特性仿真研究可以通过改变叶轮的叶片数目、叶片形状、叶片出口角度等参数，来分析和优化离心泵叶轮的性能。

例如，通过仿真可以得出在一定转速下，叶片数目增加会提高离心泵的扬程和效率，但叶片出口角度的变化对扬程和效率的影响较小。

通过理论仿真可以得出具体的数值结果，并为实验研究提供参考和指导。

二、离心泵叶轮流动特性的实验研究离心泵叶轮的实验研究可以通过建立物理实验平台来进行。

实验平台通常由电机、离心泵、测量设备和数据采集系统组成。

通过改变离心泵叶轮的工况参数，例如转速、流量和进口压力等，可以获得离心泵叶轮的性能曲线和流动特性。

在离心泵叶轮实验过程中，常常需要测量叶轮内部的流速、压力和涡量等参数。

通过在叶轮内部设置传感器或者使用PIV技术进行测量，可以获得准确的实验数据。

实验研究可以直观地观察到叶轮内部的流动情况，验证理论仿真结果的准确性，并且为离心泵叶轮的设计和优化提供实验依据。

三、仿真与实验结果的对比与分析将理论仿真和实验研究得到的数据进行对比和分析，可以评价仿真模型的准确性并验证实验结果。

通过对比不同工况下的扬程、效率和压力分布等参数，可以得出仿真与实验之间的差异和误差。

进一步分析差异的原因，有助于优化仿真模型和改进实验方法，提高研究可靠性和准确性。

离心泵叶轮流动特性的仿真与实验研究对离心泵的设计与优化具有重要意义。