涡轮分子泵参数化设计软件_钟亮
涡轮叶片气动设计软件BladeDesign
涡轮叶片气动设计软件BladeDesign李剑白;卿雄杰;周山;曾军【摘要】Turbine blade aerodynamic design software BladeDesign which integrates three key design parts： cascade geometry design, S1 flow surface calculation and blade stack greatly improves the designing efficiency of turbine components. The cascade profile design%涡轮叶片气动设计软件BladeDesign将涡轮气动设计中迭代最频繁的叶栅几何设计、s1流面计算、叶片积叠三个环节集成起来，极大地提高了涡轮部件设计的效率。
叶栅型线设计采用目前流行的Bezier曲线，叶栅造型方法充分考虑了工程实际。
集成的S1流面计算网格划分采用ANSYS ICEM CFD 11．0，分析采用ANSYS CFX 11．0。
软件提供了与ANSYS TurboGrid的接口，用于生成叶片排的全三维流场计算网格。
【期刊名称】《燃气涡轮试验与研究》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】6页(P11-15,6)【关键词】涡轮叶片;气动设计;参数化;贝赛尔曲线;CFD【作者】李剑白;卿雄杰;周山;曾军【作者单位】中国燃气涡轮研究院,四川成都610500;中国燃气涡轮研究院,四川成都610500;中国燃气涡轮研究院,四川成都610500;中国燃气涡轮研究院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】V231.31 引言涡轮气动设计是一个较为复杂的系统工程，需要在一维设计、S2流面设计、叶栅几何设计、S1流面计算、叶片积叠、准三维计算、全三维计算之间进行反复迭代，因此，越来越依赖于先进的设计软件。
在这个过程中，迭代最频繁的是叶栅几何设计、S1流面计算、叶片积叠三个环节，涡轮叶片设计软件BladeDesign[1]将这三个环节整合，成为较为有效的涡轮叶片设计工具。
涡轮自吸桨强化气液混合及氧化反应速率
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2021年第40卷第12期涡轮自吸桨强化气液混合及氧化反应速率刘银领1，范兵强2，3，张喆1，郑诗礼2，3，张洋2，3（1天津大学化工学院，天津300354；2中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室，北京100190；3中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，北京100190）摘要：自吸式搅拌桨具有强化多相及均相体系混合的特性，被广泛应用于化工冶金等领域。
本文提出了一种新型涡轮自吸桨，并对其在混合及氧化还原过程中的强化作用进行了研究。
以电导率法作为测定方法，以混合均匀时间作为表征参数，对搅拌转速、搅拌输入功率、示踪剂添加位置、吸气和吸液混合等影响因素进行了系统研究。
研究结果表明，混合均匀时间随搅拌转速增加而降低，且存在临界转速，即为200r/min ，当搅拌转速大于临界转速200r/min 后，混合均匀时间基本维持稳定；当搅拌桨以吸气形式运转时，其他条件相同的情况下，自吸桨200r/min 转速的混合效果与常规搅拌桨350r/min 的混合效果相当；当搅拌桨以吸液形式运转时，自吸桨在0.27kW/m 3输入功率下可达到常规搅拌桨1kW/m 3以上输入功率的搅拌混合效果。
同时，本文以水杨酸为活性氧捕集剂，初步探究了自吸式搅拌桨在强化氧化还原过程的机理，研究结果表明自吸式搅拌桨在吸气运转过程中，混合搅拌体系产生了羟基自由基，对应羟基化产物在120min 后积累浓度为73.47μmol/L 。
此外，以二价铁为氧化剂受体，以二价铁的氧化效率为表征参数，对自吸式搅拌桨实际应用效果进行了系统研究，研究结果表明，在氧化二价铁的过程中，当pH 为5.0时，自吸桨氧化优于曝气氧化效果；在pH=4.0、常温条件下，相较于普通搅拌桨，自吸式搅拌桨对应体系的氧化效率达到30%，是常规搅拌桨的10倍；当转速大于300r/min 时，转速增加对氧化平衡终点影响较小，对氧化速率影响较大，即转速为400r/min 的氧化效率比300r/min 的氧化效率高30%。
基于Solidworks的常规型抽油机三维动态仿真
htt p:∥ZZHD.chinaj ournal .net .cn E 2mail:ZZHD@chainaj ournal .net .cn 《机械制造与自动化》作者简介:蒋亮(1983— ),男,陕西汉中人,硕士研究生,研究方向为化工机械与装备的设计与仿真。
基于Solidworks 的常规型抽油机三维动态仿真蒋亮,黄维菊,肖泽仪,丁文武,邹庆(四川大学化学工程学院,四川成都610065)摘 要:应用Solid works 软件精确建立了符合AP I Spec 11E 规范的320-305-100常规型抽油机三维虚拟样机,用C OS MOS Moti on 插件对这种抽油机进行了运动学及动力学仿真,得到了此抽油机型式测试模拟的基本性能曲线,仿真结果与理论值相符。
分析了抽油机主要性能参数的变化规律和特点,分析结果给抽油机的设计与优化提供了依据。
关键词:常规型抽油机;三维动态模拟;Solid works 中图分类号:TE933.1;TP391.9 文献标识码:B 文章编号:167125276(2008)0620084203Three 2d im en si ona l D ynam i c S im ul a ti on of Beam Pu m p i n g Un it Ba sed on Soli dworksJ IANG L iang,HUANG W ei 2ju,X IAO Ze 2yi,D INGW en 2wu,Z OU Q ing (S choo l o f C hem i ca l Eng i ne e ri ng,S i chuan U n i ve rs ity,C hengdu 610065,C h i na )Abstract:The 3D virtua l p r o t o typ e o fMo de l 32023052100conve nti o na l beam pum p i ng un it a cco rd i ng t o AP I Sp e c 11E is p re c ise l y e s 2tab lished by So li dwo rks soft w a re.The ki nem a ti c s a nd dynam i c s o f this beam p um p i ng un it a re s i m ul a te d,u s i ng the p l ug 2i n m o du l e CO SMO SMo ti o n.The n,ba si c p e rf o r m a nce curve s of the typ e te s t πs s i m ul a ti o n a re wo rke d ou t,a nd the em u l a ti o n re sults a re co i nc i 2de nt w ith theo re ti ca l va l ue s.F i na ll y,the l aw s a nd cha rac te ris ti c s of the m a i n pe rfo r m a nce pa ram e te rs a re a na l yzed.A ll the re sults a re ve ry use fu l f o r the de s i gn a nd op ti m i za ti o n o f p um p i ng un its.Key words:be am pum p i ng unit;th re e 2di m e ns i o na l dynam i c s i m u l a ti o n;So li dwo rks0 前言常规型抽油机如今在我国石油生产和抽油机出口方面依然占有很大的比例[1]。
7-叶轮机械——Turbo工具的应用
5、 网格划分 现在就可以利用 Gambit 对分割后的 4 个部分分别进行网格划分了。对于未经过 H 分割 的流域，只能用 Pave 命令进行网格划分，而不能用 Map 或 Submap 进行网格划分。经
过 H 分割后的区域，Gambit 对网格划分有默认的设置，见图和下表。
GAMBIT 用一组默认值来确定线段节点的个数和比例。例如用变量 SINGLE_INT1 确定线 段 a 的节点个数，其默认值为 2。下表给出了相应的变量名及其节点个数和节点间隔长度比 例的默认值。 线段 a b，e，l c d f g ，h i，j，o k ，n m ，p 默认变量 SINGLE_INT1 SINGLE_INT2 SINGLE_INT3 SINGLE_INT4 SINGLE_INT5 SINGLE_INT6 SINGLE_INT7 SINGLE_INT8 SINGLE_INT9 值 2 80 4 4 2 20 20 20 20
GAMBIT 会自动创建与这六种边界相符的边界类型。 另外，GAMBIT 仅创建了一个周期的 区域，并对流域边界类型进行自动设置，如 wall 或 outlet 等。
8
4、流域的分割 对流域的分割功能可对实体进行适当的切割， 以利于网格的划分。 在对流域进行分割时， GAMBIT 是按照预定的 H 型（H-type）模板对线和面进行分割的，所设置的面节点类型适合 进行结构化网格划分。
1
第一步 启动 Gambit，创建流域外形 1、 启动 Gambit 启动 Gambit， 建立名为 turbo 的新工程文件. 2、 创建轮毂和机壳的母线 （1）创建 4 个点 A（100， 0，-75），B（100，0，75）， C（150，0，-75），D（150，0，75） （2）连接 AB 两点构成轮毂母线；连接 CD 两点构成机壳的母线。 叶轮的轴线沿 z 轴方向，最后图形如图所示。 3、 创建叶片的一个截面 轮毂与机壳母线
变壁厚气冷涡轮叶片结构参数化设计方法
变壁厚气冷涡轮叶片结构参数化设计方法钟治魁;郝艳华;黄致建【摘要】叶片叶身截面内腔型线的光滑过渡是航空发动机变壁厚涡轮叶片结构设计的关键.为解决变壁厚插值在最大壁厚点处出现拐点而导致过渡不光滑的问题,提出变壁厚叶片结构设计方法即变壁厚抛物线插值法.该方法基于管道相交投影线拟合中弧线法,利用壁厚系数及其对应关系控制壁厚,实现变壁厚涡轮叶片结构参数化设计.设计实例结果表明:应用变壁厚抛物线插值法对不同壁厚气冷涡轮叶片进行结构设计,叶身截面内腔型线光滑,在最大壁厚点处不会出现拐点过渡.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2016(042)001【总页数】5页(P48-52)【关键词】变壁厚抛物线插值法;管道相交;气冷涡轮叶片;拐点;内腔型线【作者】钟治魁;郝艳华;黄致建【作者单位】华侨大学机电及自动化学院,福建厦门361021;华侨大学机电及自动化学院,福建厦门361021;华侨大学机电及自动化学院,福建厦门361021【正文语种】中文【中图分类】V232.4随着对航空发动机性能要求的不断提高，发动机涡轮前温度越来越高，目前的材料已经无法承受燃气高温。
在新型材料以及材料耐热性技术未能取得重大突破的情况下，冷却叶片技术成为解决高温问题的主要途径，冷却涡轮叶片结构也随着不同的要求变得越来越复杂［1-6］。
叶片结构参数化设计是涡轮冷却叶片自动化设计分析及优化的前提和基础［7-10］。
变壁厚气冷叶片结构设计比等壁厚叶片的更具有研究及应用价值。
虞跨海等［2］提出3次样条构造插值函数方法，以叶身外型构造函数建立叶型内外截面；宋玉旺等［5］提出基于离散数据点变壁厚直线插值方法，进行叶片变壁厚结构设计。
在应用变壁厚线性插值方法进行叶片变壁厚设计时，在叶型最大壁厚点处会出现拐点，即局部呈凹凸状，本文基于叶型离散数据点，提出1种变壁厚抛物线插值法，实现变壁厚气冷涡轮叶片参数化设计。
涡轮叶片叶型截面线和中弧线［11-12］如图1所示。
一种快速准确的CAD车轮液锻模具设计系统
２０２０年第１ ２期（总第８０期）西安轨道交通职业教育研究Ｘｉ′ａｎＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔＶｏｃａｔｉｏｎａｌＥｄｕｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＮｏ．１ ２，２０２０ＳｅｒｉａｌＮｏ．８０收稿日期：２０２０－０１－０６作者简介：李全军（１９８１－），男，湖南常德人，淮南职业技术学院讲师。
一种快速准确的ＣＡＤ车轮液锻模具设计系统李全军１，２ 刘文中２（１．淮南职业技术学院，安徽淮南２３２００１；２．安徽理工大学，安徽淮南２３２００１）摘 要：为了实现汽车轮轮辋液锻模的快速准确设计，基于Ｃ＋＋语言在ＶＣ＋＋构建的开发环境下，将Ａｃｃｅｓｓ数据库与Ｐｒｏ／Ｅ软件进行融合对接，通过对Ｐｒｏ／Ｅ进行再次开发，构建了“５°汽车轮轮辋液锻模”的ＣＡＤ设计系统，此系统可对各类不同型号的车轮轮辋液锻模进行快速准确开发设计，大大的缩短了液锻模设计周期。
关键词：Ｐｒｏ／Ｅ二次开发；ＶＣ＋＋开发环境；模具ＣＡＤ设计系统中图分类号：ＴＧ３１５．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：ＳＹ０２８－（２０２０）０１－００４２－０３ＡＲａｐｉｄａｎｄＡｃｃｕｒａｔｅＣＡＤＳｙｓｔｅｍｆｏｒＨｙｄｒａｕｌｉｃＦｏｒｇｉｎｇＤｉｅＤｅｓｉｇｎｏｆＷｈｅｅｌＬｉＱｕａｎｊｕｎ１，２ＬｉｕＷｅｎｚｈｏｎｇ２（１．ＨｕａｉｎａｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｈｕａｉｎａｎ，Ａｎｈｕｉ２３２００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉｎａｎ，Ａｎｈｕｉ２３２００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒａｐｉｄａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｏｒｇｉｎｇｄｉｅｆｏｒａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｗｈｅｅｌｒｉｍ，ｔｈｅａｃｃｅｓｓｄａｔａｂａｓｅａｎｄＰｒｏ／ＥｓｏｆｔｗａｒｅａｒｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＣ＋＋ｌａｎｇｕａｇｅｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙＶＣ＋＋，ａｎｄｔｈｅＣＡＤｄｅｓｉｇｎｓｙｓｔｅｍｏｆ＂５°ｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｏｒｇｉｎｇｄｉｅｆｏｒａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｗｈｅｅｌｒｉｍ＂ｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰｒｏ／Ｅ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｒａｐｉｄａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｔｙｐｅｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｆｏｒｇｉｎｇｄｉｅｓｆｏｒｗｈｅｅｌｒｉｍ，ｉｔｇｒｅａｔｌｙｓｈｏｒｔｅｎｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｙｃｌｅｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｆｏｒｇｉｎｇｄｉｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｒｏ／ＥＳｅｃｏｎｄａｒｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ＶＣ＋＋ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ＭｏｌｄＣＡＤＤｅｓｉｇｎＳｙｓｔｅｍ 随着我国科学技术水平的不断提高，模具行业犹如雨后春笋般快速成长，即使在２００８年的经济危机的冲击下，模具行业整体依旧保持了一个快速增长的势头［１－３］，而基于ＣＡＤ设计开发技术亦随之应运而生，并且在近两年快速发展，此项技术大大提高了设计效率，由于基于二次开发过程的ＣＡＤ技术可在设计阶段对模具加工过程中所出现的问题进行预测分析，提高了模具加工的效率，缩短了模具加工的周期，直接的降低了生产加工模具所消耗的成本。
Pfeiffer Vacuum HPA SPM 产品说明书
HPA/SPMModular and flexible solutions for qualitative and quantitative gas analysisHigh Pressure Analyzer HPA 220With the HPA 220 high pressure analyzer, we offer a flexible, modular vacuum solution that is ideal not just for analyzing gases but also for monitoring and controlling processes.The perfectly matched combination of a mass spectrometer system and a dry HiPace turbopumping station is supplied with three different gas inlet options. This allows you to work in a pressure range of up to 50 hPa. The choice is yours! Whether you are looking for a manual or electropneumatic gas inlet, with the HPA 220 you always have the perfect solution for your application.Sputter Process Monitor SPM 220With its SPM 220 sputter process monitor, Pfeiffer Vacuumprovides the perfect solution for qualitative and quantitativeanalysis of gases in sputtering processes. By taking a HiPaceturbopumping station and combining it with a mass spectro-meter system with a differentially pumped SPM ion source, itbecomes ideal for use in a pressure range of up to 10 hPa.analyzer, which is attached to a process chamber.A short, wide tube forms the connection with theprocess area. The ion source is permanently opento the process chamber, but does not extend into it.The special design of the SPM 220 ensures that theion extraction.1 HiPace 80 turbopump2 Quadrupole mass filter3 Heating filaments4 Orifices into theanalyzer5 Orifice into the chamberwith high conductivity This allows even the smallest impurities in the process gas tobe detected by reactive gases. It also effectively prevents anyfalsification of readings caused by back-diffusion from theanalyzer chamber.extending the range to 8 hPa (N2) is enclosed.fitted with a 0.1 mm orifice for the pressure range0.05 to 0.5 hPa (N2).Advantages at a glance:■Provides great flexibility thanks to its 5 manually orelectropneumatically operated gas inlet options foranalyzing, monitoring and controlling processes up toa pressure of 50 hPa.■Easy and flexible system integration through a varietyof digital and analog inputs and outputs.■Multiplex operation allows data evaluationof several mass spectrometer systems with a single PC.■Compact dimensions for flexible integration.Both the SPM 220 and the HPA 220 are supplied with user-specific operating software which can be operated intuitively. The Quadera® based software package is used to operate the devices. This package contains analysis routines for the process gases Ar, Ar+N 2, Ar+N 2+02 and for residual gas analysis.User-specific Quadera® softwareExample of an SPM user interfaceHPA-220 / air and argonControl unit for the gas inlet systemMultiplex operation SPM 220 and HPA 220 can be integrated in a complexsystem through an Ethernet connection. This enablessimultaneous data evaluation of several mass spectrometersystems through a single central PC.SPM 220 system overview:Mass spectrometer PrismaPlus 1 – 100 amu 1 – 200 amuVacuum gauge ActiveLine PKR 361for monitoring the pressure and for protecting the filamentsValve control unit VCU 220for electropneumatic safety valve SVV 04019“ Rack unit BRU 220Integrated power supply pack TPS 311. Additional options:Heating control, display andcontrol units (DCU for turbopumps and TPG for vacuum gauges)Gas inlet system Safety valve SVV 040Orifice flange (differentially pumped)Advantages at a glance:■SPM ion source for instantaneous process monitoring ■Excellent detection limits for H 2, O 2, H 2O and CO 2■Minimized background influence on the measurement result■For directly analyzing, monitoring and controlling processesup to a pressure of 10-2 hPa■Differentially pumped version for pressures of up to 10 hPa■Multiplex operation allows data evaluation of several mass spectrometer systems with a single PC ■Compact dimensions for flexible integration■Easy and flexible system integration through a variety of digital and analog inputs and outputsTurbopump HiPace 80 with TC 110 RS4 accessory ports + backing-pump MVP 020-3 (not shown)0114 201610VACUUM SOLUTIONS FROM A SINGLE SOURCEPfeiffer Vacuum stands for innovative and custom vacuum solutions worldwide, technological perfection, competent advice and reliable service.COMPLETE RANGE OF PRODUCTSFrom a single component to complex systems:We are the only supplier of vacuum technology that provides a complete product portfolio.COMPETENCE IN THEORY AND PRACTICEBenefit from our know-how and our portfolio of training opportunities!We support you with your plant layout and provide first-class on-site service worldwide.。
柴油机涡轮增压系统在GT_POWER中标定方法的研究
涡轮增压系统匹配方法研究［M］． 北京： 中国社会科学 出版社，2008．
a． 在 3． 1 节的基础上，添加涡轮模型，涡轮模型 出口连接的环境为大气环境，用“SpeedBoundaryRot” 驱动涡轮，转速设定为与压气机相同的转速，如图 5。
2012 年第 1 期
王强，等：柴油机涡轮增压系统在 GT-POWER 中标定方法的研究
53
表 3 涡轮模型内各系数对计算结果的影响
a． 将压气机模型连接在进口环境与中冷器之 间，出口环境设置为 2 100 r / min 下涡前状态的实验 值，进口环境设置为大气环境下的实验值。之后用 自由轴“SpeedBoundaryRot ”模 型 来 驱 动 压 气 机，转 速设置为 124 × 103 r / min，如图 4。
b． 根据 2 100 r / min 工况点的输出结果设置大 概的燃烧模型、传热模型及摩擦模型，运行、调节相 关系统模型的参数，使输出结果接近实验值。在调 节过程中要注意进排气系统是否有节流损失的情 况，特别是气门结构参数和气门正时等，使在保证输 出功率和扭矩的前提下，缸内爆发压力、排温不应超 过限定值，压力升高率一般小于 0． 5 MPa / （ °） 。 3． 2 涡轮模型的标定调试
各系统模型的参数，保证在柴油机的输出功率和扭
矩不变的情况下，压气机和涡轮达到转速、流量、能
量平衡，在标定调试时，转速是提前设定的，肯定是
相等的； 保证流量和 3． 1 节中的输出结果相当，涡轮
流量等于压气机流量与喷入气缸的燃油流量的总
和； 当连接轴机械效率 ηm = 1 时，保证压气机计算耗 功 Wc 和涡轮计算输出功 W T相等； 如果 ηm ＜ 1 时，那 么 Wc = WT × ηm； 同时还应保证爆发压力和排温不超 过限定值，压力升高率一般小于 0． 5 MPa / （ °） 。
中科科仪产品资料
＜100Pa 27000 ＜5 精密陶瓷轴承 (需通保护气体) KF40(DN40 KF) DN160 LF、DN160 CF ≤0.1
4-8 ≤25 ≤100 5-40 150 内径Φ10 直插自密封 竖直±5° 29
10
真空获得产品 FF-160/700型脂润滑复合分子泵
FF-0/00型进气口法兰为: DN0LF、DN0CF
真空获得产品 FF15型分子泵
FF型进口法兰为：KF0
FF15型分子泵安装尺寸图(单位：mm)
FF15型抽速曲线
北京中科科仪技术发展有限责任公司
KYKY TECHNOLOGY DEVELOPMENT LTD.
FF15型分子泵技术性能
型号 抽气速率(L/S) 极限压强(Pa)
N2 压缩比(Max)
FF-100/110 110
N2: 108; H2: 5×102 ≤6×10-6 (DN100 LF) ≤6×10-7 (DN100 CF)
基于cfturbo的泵叶轮的设计方法
0引言
随着海洋石油发展的需要，市场对泵的需求也越 来越高，浅油电泵作为海洋石油开采的主要方式越来 越受到市场的关注。传统的泵设计主要采用传统的 经验设计方法，一般需要经过设计—试制—试验—修 改的过程，设计周期较长，费用较高，对经验的依赖 性较强，并且不利于泵性能的提高。随着计算机技术 的迅猛发展，软件设计为泵设计提供了便利的条件， 将计算机技术与传统经验相结合，大大缩短泵的设计 周期，提高了设计效率。本文介绍一种基于 CFturbo 泵设计软件的方法，为泵设计以及相关研究提供参考。
度，用 sm 表示。 设叶片真实厚度为δ，则叶片各种厚度计算公式
为：
s = δ 1+ ctg2λ cos2 β
(7)
su = δ
1
(8)
sm = δ 1+ ctg2λ + tg2β
(9)
式中：β 为叶片安放角，λ 为轴面流线与轴面截线间
的夹角。
泵设计的理论基础，结合机械设计以及流体力学
s = f (θ )
(6)
液体质点在叶轮中运动时沿轴面流线上的位移
与其轴面角位移之间的关系，称为液体质点运动微分
方程。积分此方程即可得到叶片骨线的型线，所以此
方程又称为叶片型线微分方程式。在流面上叶片工
作面和背面间的距离 AC 为流面厚度，用 s 表示。流
面上叶片在圆周方向的长度 AB 为圆周厚度，用 su 表 示。流面上叶片沿轴面流线方向的长度 AD 为轴面厚
(4)
机械效率：ηm
=1−
0.07
( ns
1
/100 )7 / 6
(5)
式中：ns 为比转速，最后估算泵效：η =ηhηvηm 叶片绘型的实质就是在每一个流面上求出液体
CFturbo叶轮设计教程
16
点，扬程提高了5m以上，效率提高在2%左右。
一、离心泵优化
17
参数
变化范围
优化前
优化后
吸入口直径
0.128~0.140
0.134
0.12896
叶轮直径
0.240~0.250
0.245
0.24772
叶轮出口宽度
0.0215~0.0235
0.0225
目录
1. 优化设计系统技术方案简介
2. 支撑软件介绍
3. 设计优化案例分享
4. 小结
2
优化设计系统技术方案简介
网格生成
ICEM-CFD, TurboGrid,
Pointwise, Gambit, …
参数化设计
CFturbo®
CFD/FEM 仿真
PumpLinx, ANSYS-CFX,
Star CCM+, CFdesign, …
一、离心泵优化
1、用CFturbo®进行初始设计
设计参数：
• 流量：200m³/h；
• 离心/混流/轴流泵叶轮设计
• 扬程：45m；
• 转速：2500RPM
• 介质：20℃清水
11
• 蜗壳设计
一、离心泵优化
2、数值模拟
网格
结果
12
一、离心泵优化
3、优化定义
目标：提高额定工况下离心泵效率
• 总压比：Π= 4
• 转速：n = 90000 min-1
34
三、跨声速离心压气机优化
1、用CFturbo®进行初始设计
导出模型进行CFD仿真计算
35
先进的液氧涡轮泵的设计与开发
3先进液氧涡轮泵的开发基础CADB已开发出许多液体火箭发动机涡轮泵。采用这些研制成果极大地降低了ALO涡轮泵的开发成本，缩短了开发时间，降低了开发风险。这些经验来源于60种液体火箭发动机的开发，其中的30种已形成系列产品。同时，还包括Pratt-Whitney和CADB在20世纪60年代早期就已经开发的闭式间开发并应用在RD-0101和RD-0102型号的液体火箭发动机上。随后是为RD-0105型号液氧/煤油发动机设计的涡轮泵。其它的一些发动机，包括至今仍在服役的RD-0109型号液体火箭发动机和“东方号”飞船使用的涡轮泵以及“联盟号”飞船使用的三级发动机RD-0107和RD-0110型号，它们都为ALO涡轮泵的开发作出了很大的贡献。20世纪60年代以来，质子号火箭二级发动机RD-0210和RD-0211型号及三级发动机RD-0212型号的开发也为AL0涡轮泵的研制积累了经验。上述型号发动机的每一次开发都提高了涡轮泵的技术水平，并且都用到了AL0涡轮泵的开发上。最近，大载荷闭式循环液氧-液氢RD-0120和液氧-煤池RD-0125型号的涡轮泵的开发提高了当今液体火箭发动机的技术水平。AL0涡轮泵同样采纳了这些技术。AL0涡轮泵的开发证明了一种潜力，即可以应用以往涡轮泵开发的经验来制造先进的涡轮泵，以适应当前火箭发动机的需要。AL0涡轮泵的设计综合运用了以往许多发动机最先进的技术。通过对以往研制、开发发动机型号中技术的系统化应用，一个符合AL0涡轮泵说明书要求的、高技术、高可靠性和安全性的涡轮泵，在采用极低的开发成本、很短的时间和很小的开发风险下制造出来了。
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-molecular pump Parameterized design software of turbo ZHONG Lia ng , W AN G Xiao -do ng , BA De-chun ( Vacuum and Fluid Engineering Research Center , Northeastern Universit y , Shenyang 110004, China ) Abstract : Co mpa ring sev era l me tho ds o f pa rame terized desig n and acco rding to the tur bo -mo lecula r pump 's co nstr uc tion
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Open GL图形接口 ( UNIX、 Window s N T、 DOS 等操 作系统都集成了 Open GL) [3 ]。 利用这些接口函数可 以很方便地设计出二维、 三维图形 [3 ]。 特别是使用 Open GL库函数可以很方便实现实时三维变换。 ( 2) 二次开发方法 所谓二次开发 , 就是使用某种高级语言或开发 环境编写与绘图软件 (如 Auto C AD、 SolidW orks)连 接的接口程序 ,通过接口程序对数据进行处理 , 按照 绘图软件的绘图标准向绘图软件的外部接口发出绘 图命令 , 绘图软件对输入的命令进行处理并绘制出 二维或三维图形。 其缺点是不能离开相应的绘图软 件 。 二次开发主要包括以下三种类型 。 ① 使用绘图软件提供的二次开发环境 其中 包括最常 用的二次 开发软件 Auto C AD 本身提供的开发环境: VB A 、 Auto Li sp 、 Vi sual Lisp 等 ; SolidWo rks 也提供了 V BA 开发环境 ; Pro / E 提 供了 C 语言 的二 次 开发 方法 ; UG 也有自己的 prog ram 开发方法 ; M DT 提供了 V BA 开发环境等 等。 这种方式程序设计简单 , 但编程环境的功能不强。 ② 使用 V B 等外部编程环境对绘图软件进行 二次开发 像 Aut oC AD、 SolidW orks 这 些软件的 图形库 函数对外部程序都是开放的 , 外部程序可以对其进 行调用 , 控制其绘图环境进行绘图 ,这种方法开发出 来的应用程序界面友好、 控件丰富 、设计灵活 , 并可 制作安装程序和帮助文件 , 另外这种方式可以很容 易与数据库连接 , 使软件更完善更系统 ,其一般方法 是在 V B 的工 程中引 用 Auto CAD 、 Soli dWo rks 的 图形库 , 可以实现自动运行 Aut oC AD、 Soli dWo rks 并能对其绘图命令直接调用 。 其优点是: 可充分利用 编程环境所提供的各种功能 。 另外 , Aut o CAD 还提 供 一 种 运 行 效 率 最 高 的二 次 开 发 方 法 , 即 使 用 Object ARX , 它是使用 Object ARX插件在 Visual C + + 中的 M FC 编程 , 生成一个动态链接库文件 , 其 缺点是它只能编译出一种加载程序 , 而不能编译成 一个可执行文件。 ③ 使用高级语言对图形接口文件进行设计 使用高级语言编写 DXF等图形交换文件 , 在绘 图软件中可以将其转化为图形。这种方法比较繁琐。 综上所述 , 较复杂的方法是使用 C+ + 进行设 计 , 最简便、 最理想的方法是使用 VB 对 Auto C AD 进行二次开发 。 因为涡轮分子泵零件相对较少 , 尺寸 不大 , 我们开发的涡轮分子泵参数化设计软件选择
3 参数选择
软件设计的关键是正确选择参数 , 参数包括设 计参数和性能参数。 图 1为涡轮分子泵组合叶列的 抽气模型 , 其中 N jJ 为从 j 到 J 的入射分子数。 涡轮 分子泵的设计中涉及很多参数的设定和选择 , 其中 最主要的设计参数是: 主轴转速 N , 入口直径 D , 叶 列的几何参数 (包括叶齿的叶倾角 T , 节弦比 s0 , 速 度比 c , 叶齿厚度 b , 叶齿长度 l 等 ) , 叶列级数 n 等 ; 主要性能参数为 : 最大压缩比 Km ax , 抽速 s 等 。 它们 的关系如下 。
[ 4] [4 ]
使用 V B对 Auto CAD的二次开发。
2 软件设计目标
在今天的机械行业中 , 国际发展的趋势是从三 维模型开始 , 再到二维 , 然后参与制造 , 这与以往的 从二维开始再应用于制造之中不同 , 从三维开始可 以很容易的实现参数化 , 在生产过程中很容易实现 柔性制造 , 因为在如今的制造业中 , 随着用户要求的 不断变化 , 交货时间的限制 , 市场竞争的日益激烈 , 企业在生产中实现柔性制造是非常重要的 。 进行 CIM S改造的企业在设计 、制造 、管理都实现了计算 机化 , 其人员和财力方面也精简不少。 我们研究涡轮分子泵的柔性设计 , 可以将数据 计算和绘图通过高级语言编写相应的应用程序 , 只 需输入不同参数便可以运行出不同的结果 , 计算和 绘图过程自动完成。 通过修改某一参数就可直接改 动所有设计 , 显而易见 , 这不仅大大提高 了设计效 率 ,而且可以直观地观察到设计产品的最终效果。 本软件可以通过设定涡轮分子泵的几个主要参 数 ,经设计计算最终确定泵的其它参数 , 然后通过程 序自动生成涡轮分子泵的三维模型 , 并可生成二维 图纸 , 也可进行剖视 , 动态模拟观察 , 并为软件制作 了一个较完善的帮助文件 。
[2 ]
图 1 组合叶列抽气模型 Fig. 1 Pum pi ng model of combined blad es
· 16 · ( 1) 正向传输几率 M1( j+
1)
真 空 VACUUM 第 41卷
=
( AJ - I + AX( J - I ) ) AJ M1j Mj Mj ( j+ 1) ( AJ - I + AX( J - I ) ) AJ Mj ( j+ 1 ) + ( AJ + AXJ ) AJ - I Mj 1 - AJ - I AJ Mj 1 Mj ( j +
图 3 智能设计结构与流程图 Fig. 3 Archi t ectu re and f low chart of i nt elli gen t desi gn
( 3) 最大抽速 1 8R T A 1 Hn ( 3) 4 c Μ 式中 Hn 为 n 级组合叶列的何氏系数 , 其中 M S max = 为分子摩尔质量。 ( 4) 最大压缩比 P j+ 1 AI M1( j+ 1) K max = = P 1 W= 0 A J M( j+ 1) 1 ( 5) 最大何氏系数 W m ax
第 41卷第 2期 2004 年 3月
真 空 VACUUM
Байду номын сангаас
Vol. 41, No. 2 Mar. 2004
涡轮分子泵参数化设计软件
钟 亮 ,王晓冬 ,巴德纯
(东北大学真空与流体工程 研究中心 , 辽宁 沈阳 110004) 摘 要 : 对几种参数化设计方法进行了比较 ,根据涡轮分子泵的结构特点 , 开发了简便实用的涡轮分子泵参数 化设计软件 。 该软件具有智能设计 、自主设计 、 三维造型 、动态模拟等 功能 ,对产品开发 、 泵性能优化等具有实 际意义 。 关键词 : 涡轮分子泵 ; 参数化设计 ; 三维造型
[1 ]
应的图形 。 参数化设计的方法主要分为 : ①使用高级 程序语言对操作系统提供的标准图形接口函数进行 设计和开发 ,制作出绘图软件来
[3 ]
, 这种方法适合于
开发商用、 专业的大型参数化软件 , 其运行效率高 , 但开发周期长 、难度大 , 需要具有一定的编程经验 ; ②使用现有的绘图平台 , 根据其提供的开放图形库 函数进行二次开发 , 这种方法适合于开发零件少的 中小型参数化软件 , 其运行效率稍差 ,但是其编程简 单、开发周期短 。 由于计算机技术的飞速发展 , 出现了各种各样 的程序开发方法 , 选择适合自己并适合项目的方法 是非常重要的 , 只有适合的方法才能有效地缩短软 件开发周期和完善软件设计功能。 参数化设计软件 的开发有如下几种方法。 ( 1) 开发大型或商用参数化设计软件方法 使用 C + + 、C 、 Fo rtran、 jav a 等高级语言进行图 形库的开发 (推荐使用 C+ + 面向对象程序设计语 言 ) , 图形库函数包括: Borland C + + 提供的 BGI 图 形接口 , UN IX 系统提供的 Xlib 库接口 , SGI 提供的
1)
( 1)
式中 A 为叶列的入口面积 ; J - I 等表示叶列序号 ; M1j 为 1 到 j 的气体分子传输几率 ; Mj ( j+ 1) 为 j 到 j+ 1 的气体分子传输几率 ; AX为叶齿的流阻面积 , AX= zdl /sin , z 为齿数 , d 为齿厚 , l 为齿长。 T ( 2) 反向传输几率 M(j+
1) 1
=
( AJ + AXJ ) ) AJ - I Mj 1 M( j+ 1) j ( AJ - I + AX( J - I ) ) AJ Mj ( j+ 1 ) + ( AJ + AXJ ) AJ - I Mj 1 - AJ - I AJ Mj 1 Mj ( j +
1)
( 2)
图 2 软件总结构 Fig. 2 A rchi tect ure of th e sof t ware
Key words: t urbo -molecular pump; paramet rical desi gn; 3D model li ng 涡轮分子泵是以高速旋转的转子和定子互相配 合来工作的 。 其定子和转子是叶齿倾角方向相反 的涡轮叶轮 , 按照转子— 定子— 转子— 定子— …… 转子组合在一起 , 转子高速旋 转 , 定子固定于泵体 上 , 气体分子从入口侧流向出口侧的正向传输几率 远大于出口侧流向入口侧的反向传输几率 , 这样气 体分子的净流量表现为从入口到出口的宏观流动 , 从而达到抽气的目的。 人们对涡轮分子泵组合叶列抽气性能优化、制造 工艺、润滑系统和冷却系统等方面已进行了研究。 如今 参数化设计已经深入到了许多产品的设计过程中 , 而 对涡轮分子泵的参数化设计却鲜有提及。 我们开发了 简便实用的涡轮分子泵参数化设计软件。 该软件具有 智能设计、自主设计、三维造型、 动态模拟等功能 , 对产 品开发、泵性能优化研究等方面具有实际意义。