泵是一種通用機(jī)械,通常有液體流動的地方幾乎都有泵在工作,它對國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的影響。目前國內(nèi)離心泵設(shè)計主要基于CAD繪圖和傳統(tǒng)的二維水力設(shè)計方法,這種傳統(tǒng)設(shè)計方式設(shè)計周期長且依賴于設(shè)計人員的經(jīng)驗,己不能適應(yīng)當(dāng)前的自動化制造技術(shù)和泵設(shè)計。參數(shù)化三維建模方法是CAD技術(shù)不斷發(fā)展和適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求的重要技術(shù),其具有高效、實用的特點(diǎn)。本文通過參數(shù)化建模方法建立了離心泵三維實體模型,再通過布爾運(yùn)算得到了內(nèi)部流道模型,運(yùn)用ANSYS進(jìn)行內(nèi)部流道數(shù)值模擬分析和轉(zhuǎn)子模態(tài)分析,通過分析結(jié)果反饋設(shè)計,降低了開發(fā)成本,提高了設(shè)計效率。因此,從縮短泵產(chǎn)品設(shè)計周期和提高工作效率的角度出發(fā),本研究具有非常重要的研究意義和實用價值。本文的主要研究工作如下:(1)用手工建模的方法建立了一個離心泵殼體模板,殼體模板的設(shè)計與建立不采用標(biāo)注出截面上各點(diǎn)坐標(biāo)的方法,而是利用尺寸約束和幾何約束實現(xiàn)對幾何圖形的全約束。將殼體模板中的主要尺寸壁厚作為變量來驅(qū)動殼體參數(shù)化造型模塊的運(yùn)行,最終實現(xiàn)了殼體的三維參數(shù)化造型設(shè)計。本文通過方程式快速修改殼體壁厚,并通過ANSYS Workbench進(jìn)行有限元分析選擇最合適的殼體壁厚。(...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 離心泵的工作原理
    1.3 研究現(xiàn)狀
        1.3.1 泵CAD研究現(xiàn)狀
        1.3.2 泵CFD研究現(xiàn)狀
        1.3.3 流固耦合研究現(xiàn)狀
        1.3.4 泵轉(zhuǎn)子的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 離心泵殼體的參數(shù)化建模及強(qiáng)度分析
    2.1 離心泵壓水室的功用和類型
        2.1.1 離心泵壓水室的功用
        2.1.2 離心泵壓水室的類型
    2.2 壓水室實體建模
    2.3 離心泵吸水室的功用和類型
        2.3.1 離心泵吸水室的功用
        2.3.2 離心泵吸水室的類型
    2.4 吸水室實體建模
    2.5 其它部分的建模
    2.6 離心泵殼體厚度的參數(shù)化建模
    2.7 殼體強(qiáng)度分析
        2.7.1 殼體有限元模型的建立
        2.7.2 施加載荷與約束條件
        2.7.3 計算結(jié)果分析
    2.8 本章小結(jié)
第3章 離心泵葉輪的參數(shù)化建模
    3.1 葉輪的功用和分類
    3.2 軟件開發(fā)工具
        3.2.1 二次開發(fā)接口SolidWorks API
        3.2.2 編程語言C
        3.2.3 數(shù)據(jù)庫Microsoft Office Access
        3.2.4 編程工具M(jìn)icrosoft Visual Studio
    3.3 單級雙吸離心泵葉輪的參數(shù)化建模
        3.3.1 葉輪建模方案
        3.3.2 葉片建模
        3.3.3 前、后蓋板建模
    3.4 葉輪參數(shù)化建模程序設(shè)計
        3.4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        3.4.2 主要代碼
        3.4.3 程序界面
    3.5 葉輪參數(shù)化建模實例
    3.6 本章小結(jié)
第4章 離心泵內(nèi)部流場數(shù)值模擬
    4.1 計算流體動力學(xué)的原理
    4.2 數(shù)值模擬計算模型
        4.2.1 流道模型的建立
        4.2.2 流道模型的裝配
    4.3 流道的網(wǎng)格劃分
    4.4 流體流動的控制方程
        4.4.1 質(zhì)量守恒方程
        4.4.2 動量守恒方程
    4.5 湍流模型
    4.6 邊界條件
        4.6.1 入口邊界
        4.6.2 出口邊界
        4.6.3 壁面邊界
        4.6.4 域交界面
    4.7 數(shù)值計算過程
    4.8 模擬結(jié)果及分析
        4.8.1 殘差收斂曲線
        4.8.2 壓力場分析
        4.8.3 速度場分析
    4.9 本章小結(jié)
第5章 離心泵轉(zhuǎn)子的模態(tài)分析
    5.1 模態(tài)分析基礎(chǔ)
        5.1.1 模態(tài)分析原理
        5.1.2 模態(tài)分析過程
    5.2 轉(zhuǎn)子模型的建立
    5.3 無預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子模態(tài)分析
        5.3.1 求解設(shè)置
        5.3.2 求解結(jié)果
    5.4 有預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子模態(tài)分析
        5.4.1 考慮離心力的轉(zhuǎn)子模態(tài)分析
        5.4.2 考慮流固耦合作用力的轉(zhuǎn)子模態(tài)分析
        5.4.3 考慮離心力和流固耦合作用力的轉(zhuǎn)子模態(tài)分析
    5.5 不同情況下轉(zhuǎn)子的模態(tài)分析結(jié)果對比
        5.5.1 固有頻率對比
        5.5.2 振幅對比
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
附錄
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果
學(xué)位論文評閱及答辯情況表



本文編號：3870229