以空调用多翼离心风机为研究对象,建立了3组不同叶片出口角叶轮模型,通过数值模拟获得风机外特性以及叶轮中间截面、风机出口的压力,速度,湍动能分布和叶轮进出口的压力脉动情况,并进行对比分析。结果表明:随着叶片出口角的增大,在420~725 m3/h流量范围内风机的风压和效率有所提升;内部流场中,风机出口低速区的面积增大,蜗壳出口和蜗舌区域的总压分布均匀性降低,叶轮流道内的涡量增多;叶轮进出口在叶频及其倍频处的压力脉动幅值有一定程度的降低。为了得到较好的气动性能和噪声性能的风机,需要将叶片出口角控制在合理的范围之内。研究结果对于风机进行气动性能和降噪性能设计具有较好的指导意义。

翼型冠是控制涡轮叶片叶顶泄漏流动的一种叶顶结构。在翼型冠涡轮叶栅气动性能的数值模拟中,为降低计算成本,本文采用了一种基于源项的CFD技术。该方法无需构建翼型冠真实几何结构和生成贴体网格,只需在叶顶附近构建源项域并采用均匀网格进行离散,随后在网格点上定义材料多孔度,并在控制方程中引入与多孔度有关的源项函数。采用基于源项的数值模拟方法,首先计算了某一翼型冠涡轮平面叶栅的气动流场,并分析均匀网格尺寸和湍流模型方程源项对计算结果的影响。然后,在翼型冠源项基础上,分别增加了密封齿和叶顶喷气源项,以研究源项法在有密封齿和有叶顶喷气翼型冠叶栅性能计算中的准确性。通过与基于贴体网格(即真实结构)的数值模拟结果相对比,发现源项法计算能够较准确地评估翼型冠、密封齿和叶顶喷气对涡轮叶栅气动性能的影响。此

目前原液压锚杆钻车支护系统只具备顶板主动防护功能,缺少对掘进工作面迎头的主动防护,有明显的防护短板。为了避免出现迎头片帮煤岩砸坏钻车的事故,消除设备与人员面临的安全隐患,自主研制了一套CMM2-15液压锚杆钻车迎头主动防护装置。通过分析综掘工作面迎头片帮机理,在现有钻车平台上安装一套迎头主动防护装置,通过顶板与迎头主动支护的配合,可以实现综掘工作面的全封闭主动防护,给一线工人创造一个零风险的安全作业空间。

为解决高酸苹果收获过程中的效率低、果实摘净率低、损伤率高等问题,根据我国青岛地区高酸苹果实际收获需要,设计了一种液压控制的高酸苹果振动式采摘机。基于振动式采摘机工作原理,完成振动采摘装置、激振装置、液压控制系统的结构设计,计算分析夹持钳对树干的夹持力为7 254 N,夹持钳夹持高度范围为12~103 cm。建立高酸苹果果实-树枝单摆动力学模型,分析果实脱落条件,得到果实振动微分方程,确定振动频率、振幅、夹持高度为采摘效果主要影响因素;利用ANSYS软件对果树模型进行自由模态响应与谐响应仿真分析,结果表明:振动频率9~12 Hz、振幅1~2 cm、夹持高度40~70 cm时,三级、最次级树枝位移最明显。为确定采摘机最优工作参数,进行三因素三水平组合田间试验,得到果实摘净率、果实损伤率的回归模型,利用Design-Expert软件对试验数据和回归模型响应曲面

为了适应大批量生产需要,提高圆柱体小零件生产加工效率,设计了一种机器人高效自动打磨抛光系统。该系统采用机器人自动夹持工件并回转的加工方式,实现了圆柱体零件的径向圆周自动加工;采用翻转台对工件进行上下翻转的加工工艺,实现了圆柱体零件的轴向自动加工。通过一次夹持多个零件进行加工的装夹方式,实现了在一定机器人负载能力下加工效率的最大化;运用模块化设计理念,可根据工艺需求设置多个不同加工工位,实现了工作系统的柔性配置和全流程自动化加工;加装了可调节柔顺装置,实现了工艺参数的可调可控,保证了打磨抛光效果。将该系统应用于不锈钢保温杯的加工。试验结果表明:该系统能够实现圆柱体小零件的大批量高效自动化加工,可以满足实际生产需求。

针对目前混凝土管片生产过程中主要靠人工实现圆弧曲面抹平的情况,设计一种三轴联动自动抹平设备。根据人工抹平混凝土曲面的方式,利用2个直线轴和1个旋转轴联动实现圆弧曲面的插补运动和刀具角度调节。电气控制系统以GSK25iMb数控系统为核心,运用时间分割插补法进行圆弧插补运算,实现对混凝土管片圆弧曲面的自动抹平。通过UG对圆弧曲面进行路径规划,保证刀轨覆盖整个圆弧表面。进行了现场实验,结果表明:抹平后的混凝土管片表面平滑无凹凸,可达到生产精度要求;该设备极大地提高了混凝土管片的生产效率。

双螺杆泵容积效率的影响因素复杂且容积效率计算困难。为解决此问题,提出一种基于理论模型及响应面法相结合的容积效率建模优化方法。基于平行平板液流理论建立双螺杆泵效率理论模型,进行敏感度分析,筛选出影响泵容积效率的最敏感设计参数为间隙、压差及动力黏度。基于正交试验和响应面法,通过有限元数值仿真分析,建立泵容积效率与敏感参数的拟合关系模型。仿真结果表明所选择的敏感参数对效率影响均显著。基于该拟合关系模型,以容积效率为优化目标,建立优化模型并求解,获得最优敏感参数组合,使泵容积效率显著提高。所提优化方法可降低仿真计算的复杂性,提高理论模型的精度。

输流管道系统中的水锤现象是引起管道失效的主要原因,传统的分析方法常基于特征线法进行一维计算,而忽视了流体流动所带有的典型三维特征。因此,本文采用三维计算流体动力学(CFD)对关阀水锤现象进行分析。研究中,建立了直管路和分支管路试验模型,利用动网格技术实现阀门快速关闭,并通过UDF文件修改介质属性实现在瞬态模拟中实时考虑流体可压缩性。数值模拟结果与试验数据对比分析可知,三维CFD分析方法可以准确模拟关阀水锤的压力脉动衰减过程,并且2种不同管路中的压力脉动波动周期、波形与试验数据吻合程度较高,验证了三维CFD方法在管路瞬变流分析上的准确性。研究结果对与进一步改进一维瞬变流计算模型精度、水锤预防和管路设计有重要指导意义。