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

带空间导叶离心式潜水泵全三维流场的数值模拟中国农业机械学会２００６年学术年会论文集８２５中，对于重要局部，如叶片进出口边、时片表面、导时表面需簧进行网格细化，因为这些区域靛计算对于整个计算结果有着重要的影响。

具体网格见图２所示，计算单元总数约为３０万。

图１单级带导叶离心式潜水泵结构实体模型（隐去泵体）２．２计算模型选取以潜水泵单缀泵壳内流道为计算区域，采取全流道方式，隧时将整个计算区域鲻分为裁后两个部分，即包含泵的进口段和叶轮室的旋转部分以及包括导叶区的静止部分，两个子区域之间联接的平面作为分界面。

对于旋转部分和静止部分之间的耦合，可以采用多参考坐标系模型（ＭｕｌｔｉｐｌｅＲｅｆｅｒｅｎｃｅＦｒａｍｅ，ＭＲＦ）、混合平面模鍪（ＭｉｘｉｎｇＰｌａｎｅ，ＭＰ）和滑移网格模型（ＳｌｉｄｉｎｇＭｅｓｈ，ＳＭ）等三种计算模型疆塌。

通过计算比较，采用ＭＲＦ模型的定常计算结果进行泵内流场结构分析比较理想，因此本文采取ＭＲＦ模型进行泵内旋转部分和静止部分的勰合计算。

图２嗣格模型前后两部分霹格划分完成焉，需要连接成一体，得到最终的网格模型，两部分之闻豹连接瑟是一个交界面，计算时通过这个交界面来传递参数，如图２所示。

２．３边界条馋采用全流道对潜水泵内部流场透行数值计算时，精到了迸誓、出西耩壁面三类边界。

（１）进口边界条件由于进翻处的流场分布是未知的，因此可以采取篱化处理，认为在泵进口前接有一段足够长的赢管，工作介质在这段圆管内经过充分发展之后进入泵内。

圆管内充分发展焉的流速轴对称，并蘸满足：％＝昨＝０（６）ｙ．＝■Ｌ（７）‘Ｐ‘Ｓ其中％、巧分别必进口处豹周向速鞠鍪匈速度，砭为轴内速度的乎均值；Ｑ为进口她的质量流量，在数值上等于泵的质量流量；Ｓ为进口圆形断面的面积。

（２）出口边界在不可题缩流的谤算中，出流（ｏｕｔｆｌｏｗ）条件懿设定既不｛骜要翔道出登处的速度，也不霈要指定压力，只要求出流具有零扩散通量，也就是除了匿力外其它的流动变量的梯度为零：８２＋６孛量农藏概辕学会２００６年学本年会论文集‘曹２｝茹吉２≮＝２ｉ：黜‘Ｊ尝：婺茹婺：娶：喜黜０?赫８ｏｎＯｎＯｎｏｎｏｎ零扩教邋薰魏要求在遗露处的滚动在宪全充分发展麓清况戆够得到满足，嚣院诗算域煞懑霉要罨量远离导叶和导时区的扩散管。

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）。

毕业设计（论文）-螺旋离心泵的设计（含图纸）毕业设计(论文)-螺旋离心泵的设计(含图纸)第一章绪论1.1螺旋离心泵概述泵是把原动机的机械能转换为抽送液体能量的机器。

一般，原动机通过泵轴带动叶轮旋转，对液体做功使其能量增加，从而使要求数量的液体从吸入口通过泵的过流部分，输送到要求的高度或要求有压力的地方。

泵是世界上最早发明的机器之一。

现今世界上泵产品产量仅次于电机，所消耗的电量大约为总发电量的四分之一。

泵的种类甚多，应用极为广泛。

除农田灌溉、城市和工业给排水、热电厂、石油炼厂、石油矿厂、输油管线、化工厂、钢铁厂、采矿、造船等部门外，目前泵在原子能发电、舰艇的喷水推进、火箭的燃料供给等方面亦得到重要应用。

另外，还可以用泵来对固体如煤、鱼等进行长距离水力输送。

泵抽送的介质除水外，有油、酸、碱浆料……一直到超低温的液态气体和高温熔融金属。

可以说，凡是要让液体流动的地方，就有泵在工作。

泵在国民经济中起着十分重要的作用。

根据科学技术的发展，泵输送固态物质的应用领域日益扩大，如污水污物、泥浆、纸浆、灰渣矿石、粮食淀粉、甜菜水果、鱼虾贝壳等不胜枚举。

据文献介绍，如今已成功地从5000米深的海底用泵向陆地输送猛矿石。

对输送这类物质的泵，有两个主要要求:一是无堵塞，二是耐磨损。

耐磨损主要与材料有关，无堵塞主要取决于叶轮的结构形式。

目前作为无堵塞泵叶轮的结构形式有:1.开式或半开式叶轮;2.旋流式叶轮;3.单(双)流道式叶轮;4.螺旋离心叶轮。

螺旋离心泵是典型的无堵塞离心泵。

世界上第一台螺旋离心泵是用来输送鱼类，随后用来输送固液两相流体，可以用来排雨水和输送高黏度液体。

为防止故态物质堵塞，使之顺利的流出，开式叶轮中有一片或两片扭曲的螺旋形叶片，在锥形的轮毂体上由吸入口沿轴延长，叶片的半径逐渐增大，形成螺旋形流道。

壳体由吸入盖和涡壳两部分组成。

吸入盖部分的叶轮，产生螺旋推进作用，涡壳部分的叶轮像一般的离心泵产生离心作用，叶片进口的锐角部分将杂物导向轴心附近，再利用螺旋作用使之沿轴线推进。

基于Pro/E的离心压缩机叶轮三维造型摘要：介绍了创建三维实体的思路，并以一个离心压缩机叶轮的三维造型为例，阐述了由计算数据到创建几何实体模型的过程，运用Matlab对曲线、曲面的处理，生成的数据与Pro/E接口来创建实体的方法。

关键词：离心式压缩机；叶轮；三维造型0 引言三元叶轮是离心压缩机中完成能量转换的核心部件。

对于闭式叶轮而言，叶轮由轮盖，叶片轮盘组成，其中最为复杂的是叶片的造型，因为叶片是空间内的扭曲曲面体。

然而叶轮的三维实体造型是实现数字化设计与制造的关键。

只有在准确的三维实体模型基础上才能划分出优质的网格，并进行计算流体动力学分析（CFD）和性能预测、刚度计算分析（CAE）和数控加工（CAM）等。

目前市场上使用的CAD/CAM/CAE商业软件主要有UG、Pro/ENGINEER、CA TIA等，其中Pro/E使用最为广泛，并且功能强大且接口友好，本文使用Pro/E进行三维实体建立，并将在Matlab里生成的叶片坐标数据保存为.lib文件，与Pro/E进行接口，从而生成空间扭曲叶片。

探索一种实现自动建摸的途径。

1 三维实体造型的方法三维建模是计算机图形学中的一种非常复杂的技术。

目前，造型和建模的方法有5种[1]，即线框造型、曲面造型、实体造型、特征造型和分维造型。

实体建模的方法包括边界描述、创建实体几何形状、截面扫描及旋转等。

1.1 边界描述与表面建模方法非常相似，即先将目标实体的二维造型草绘出来。

边界描述与表面建模方法的区别，在于对应于每一个小片或其他形状表面的数据，是否包含有关于实体内部和外部的信息。

1.2 创建实体几何形状通过常用的布尔运算，即并、减和交运算来结合或组合适当的基本实体得到目标实体的几何形状。

1.3 截面扫描应用一个平面(截面)沿一条线(轴)移动(扫描)来建立三维实体。

1.4 旋转绕着一条轴线旋转一个平面图形或旋转一条曲线就可以得到一个三维实体(旋转体)。

2 三维实体造型的思路2.1 曲面的空间造型现有的三元叶片曲面大致可分为直纹面和自由曲面两种，而这两种曲面在造型过程中是通过中性面来构造的[2]。

离心泵内部流场三维数值模拟的开题报告一、选题背景离心泵是一种普遍应用于各种流体输送中的重要泵类。

为了更好地研究离心泵的流场特性及性能，提高离心泵的输送效率和运行稳定性，需要对离心泵内部流场进行三维数值模拟，以获得更全面和准确的流态信息和性能数据。

本文的选题意义在于探究离心泵内部流场的三维数值模拟，为离心泵的性能优化和设计改进提供重要参考和方向。

二、论文内容本文将通过建立离心泵的三维几何模型，采用计算流体力学（CFD）方法，对离心泵内部流场进行三维数值模拟，研究其流态特征和性能。

主要内容包括以下几个方面：1. 离心泵的几何模型建立：通过三维建模软件建立离心泵内部几何模型，并进行网格划分，以便进行后续的数值模拟分析。

2. 数值模型的建立：建立离心泵的数值模型，采用数值方法求解流场中的运动方程，以及速度、压力等关键参数。

主要采用流体动力学（CFD）方法进行求解，运用不同的求解方案、求解方法和求解器，对离心泵内部不同工况下的流场进行三维数值模拟分析。

3. 数值模拟分析：通过数值模拟软件对离心泵内部流场进行分析，主要关注离心泵内部流场的流态特征、速度分布、压力分布等参数，了解离心泵的运行状态，并深入探究不同工况下的流场特性及其影响因素。

4. 结果分析与讨论：通过对不同工况下的数值模拟结果进行比较分析，探究不同工况下流场的特性和性能数据变化规律。

同时，通过对比理论计算结果和实测数据，验证数值模拟结果的准确性和可靠性，为离心泵的设计优化和性能提高提供科学依据和参考数据。

三、研究意义离心泵是一种广泛应用于各种流体输送领域的重要设备，其性能及输送效率对应用过程的安全和稳定运行起着至关重要的作用。

通过对离心泵内部流场进行三维数值模拟，可以更全面、准确地了解其流态特性和性能数据，为离心泵的设计优化、性能提高和应用领域拓展提供科学依据和参考数据。

四、研究方法本文采用计算流体力学（CFD）方法，通过建立离心泵的三维几何模型，对其内部流场进行数值模拟分析。

2005年1月农业机械学报第36卷第1期离心泵叶轮内部三维紊流数值模拟与验证3钱　健　刘　超　汤方平　成　立 【摘要】　基于N 2S 方程和标准的k 2Ε紊流模型,对一比转数n s =96的离心泵叶轮内部的流动情况进行了数值模拟,模拟软件对3个典型工况进行计算,得到了叶轮内的速度和压力分布,并和P I V 实验结果比较,两者在总体上是一致的。

关键词:离心泵　叶轮　紊流流动　数值模拟中图分类号:TH 311文献标识码:ANu m er ica l Si m ula tion and Ver if ica tion of the 3D Turbulen t Flowi n Cen tr ifuga l Pu m p I m pellerQ ian J ian L iu Chao T ang Fangp ing Cheng L i(Y ang z hou U n iversity )AbstractB ased on the N avier 2Stokes equati on and the k 2Εtu rbu len t m odel ,the num erical si m u lati on of the 32di m en si onal tu rbu len t flow w as app lied to the inner flow of a cen trifugal i m p eller w ith sp ecific sp eed 96.T he distribu ti on of the velocity and p ressu re are p resen ted in the b lade 2to 2b lade p assage at the design and off 2design op erating conditi on s .T he si m u lati on resu lts w ere verified w ith the exp eri m en tal resu lts by P I V .Key words Cen trifugal p um p ,I m p eller ,T u rbu len t flow ,N um erical si m u lati on收稿日期:200304293国家自然科学基金资助项目(项目编号:59949010)钱　健　扬州大学水利科学与工程学院　硕士生,225009　扬州市刘　超　扬州大学副校长　教授　博士生导师汤方平　扬州大学水利科学与工程学院　副教授成　立　扬州大学水利科学与工程学院　讲师 引言离心泵叶轮内部的流动是十分复杂的三维紊流流动,受到曲率、旋转及进出口条件的影响。

基于PROE的离心压缩机叶轮的有限元分析摘要：建立了离心压缩机叶轮的有限元模型，分析了叶轮在离心力作用下的应力和变形趋势，对叶轮进行了带有预应力的模态分析，分析了过盈量的大小对叶轮与轴配合的影响，得到了前十阶的固有频率和振型，避免在加载时激振频率接近固有频率而发生共振，导致系统发生失效。

关键词：离心压缩机；叶轮；离心力；有限元；1 引言本文采用美国MSC公司开发的Patran/Nastran2005集成研发环境作为主要分析工具，同时考虑到叶轮本身三维造型的复杂性，及同Nastran之间数据传输的可靠性和便捷性，选用Pro/E Widfire2.0作为上游的CAD工具，建立完整的叶轮模型，保证模拟分析的结果与实验结果近似。

2 离心力作用下叶轮的应力分布及变形趋势叶轮离心力分析是转子系统设计过程中的必要工作步骤，通过分析可以了解叶轮在惯性力作用下的变形趋势和应力分布状况，叶轮的离心力作用下的静强度分析产生的应力是本文研究的重点，应力值的大小能否满足设计要求决定了叶轮强度是否可靠，当应力值超过结构的屈服极限时，结构就会发生塑性变形，有可能形成初始的裂纹，为系统安全运行埋下隐患，严重的会使叶片断裂，引发叶轮的不平衡性，从而使机组运转是发生很大的振动，振幅过大会在短时间内使机组失效。

2.1叶轮模型的建立本文的分析对象为某大型离心压缩机的叶轮，该叶轮是由前盘、后盘以及19个叶片组成[1]，闭式叶轮叶片由于安装角的存在，使得叶片造型成为整个模型建立的难点。

为了能够保证较好的建模精度和模型的合理性，这里使用高级曲面建模方法完成了该叶片特征的创建工作。

通过曲面的包络和剪裁，使得整个模型的继承性和可更新性大大增强，并且整个模型在建立后，由于结构突变而引起的小面和曲率突变问题得以解决[2]。

2.2 叶轮整盘离心力分析(1) 分析初始条件说明待分析叶轮为使用轴肩定位，叶片数19片的闭式叶轮。

该叶轮目前应用的最大工作转速为4125 r/min，材料为高强度合金钢。

离心泵叶轮流场数值模拟研究一、前言离心泵是一种常见的机械设备，广泛应用于水处理、石油化工、空调等领域。

其中，离心泵叶轮是其重要部件之一，其性能对整个离心泵的性能有着至关重要的影响。

因此，对离心泵叶轮进行流场数值模拟研究，进一步优化其设计是非常必要的。

二、离心泵叶轮的结构和工作原理离心泵叶轮是离心泵的核心部件之一，其结构通常由叶片、叶片轴等部分组成。

离心泵叶轮是通过电机的旋转带动液体呈离心运动，从而产生往前的推力，将液体输送至出口。

离心泵叶轮的运行状态对离心泵的性能有着至关重要的影响。

三、离心泵叶轮流场数值模拟研究离心泵叶轮的流场数值模拟研究可以帮助我们深入了解离心泵叶轮内部的流体运动规律，进而对离心泵叶轮的设计做进一步的优化。

1.数值模拟方法利用常见CFD（计算流体力学）软件，如ANSYS CFX、FLUENT等，可以对离心泵叶轮流场进行数值模拟。

数值模拟方法涉及到的关键参数包括离散格式、网格生成、边界条件等。

其中，网格生成对数值模拟结果影响较大，因此需要注意生成网格的密度、精确度等因素。

2.数值模拟结果离心泵叶轮的流场数值模拟结果通常涉及流速分布、压力分布、流动轨迹等参数。

通过这些参数，可以对离心泵叶轮的性能进行分析和评价。

另外，数值模拟结果还可以指导离心泵叶轮的改进设计。

四、离心泵叶轮流场数值模拟的应用离心泵叶轮流场数值模拟的应用范围广泛，主要涉及以下方面：1.离心泵叶轮的设计和优化流场数值模拟可以帮助我们深入了解离心泵叶轮内部的流体运动规律，即可对离心泵叶轮的设计和优化提供理论基础。

2.离心泵叶轮的性能评估根据数值模拟结果，可以对离心泵叶轮的性能进行评估分析，指导制定更为科学合理的使用方案。

3.离心泵的研究和开发离心泵是研究和开发的对象之一，通过离心泵叶轮流场数值模拟研究，可以为离心泵的研究和开发提供重要的参考依据。

五、结语离心泵叶轮的流场数值模拟研究可以为离心泵的设计和优化提供理论基础，加速离心泵产品的研发和应用。

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。

下载之后可以联系QQ1074765680索取图纸，PPT，翻译=文档本文介绍了利用Pro/E软件，来完成齿轮油泵三维建模设计。

齿轮油泵设计主要从零件建模、装配设计、机构运动仿真、工作原理动画几个方面展开。

用Pro/E建立三维模型及模型库，进行虚拟装配、动画演示、运动特性分析，将三维技术融入机械类等课程，从而实现用现代化教学手段达到降低教学成本，提高教学质量的目的。

关键词：齿轮油泵，三维建模, Pro/E，计算机辅助教学，机构仿真Based on Pro/E three-dimensional modeling of the gear pump designAbstractThis article describes how to use Pro/E to complete the design of three-dimensional modeling of gear pumps. The design of gear pumps, mainly began from parts modeling, assembly design, simulation of body movement, the work of several aspects of the principle of animation. Utilizing Pro/E to establish three-dimensional model and model-base, virtual assembly, animation demo , movement analysis, three-dimensional technology will be integrated into the mechanical subject, which made it become true to achieve reducing the cost of teaching and improving the quality of teaching using the teaching methods of modernization.Keywords：gear pumps, three-dimensional modeling, Pro/E, CAI ,simulation目录1 绪论 (1)1.1 机械专业传统的教学方式存在的问题 (2)1.2 将三维技术应用到机械类专业课的教学中 (2)2 设计概述 (3)3 设计过程 (4)3.1 齿轮油泵零件建模设计 (4)3.1.1 齿轮油泵骨架的设计 (5)3.1.2 齿轮油泵主体的设计 (6)3.1.3 齿轮油泵左盖的设计 (8)3.1.4 创建齿轮泵右侧盖的设计 (9)3.1.5 齿轮轴的设计 (9)3.1.6 其它零件的创建 (13)3.2 齿轮油泵装配设计 (14)3.2.1 虚拟装配设计 (14)3.2.2 生成爆炸图 (17)4 机构仿真及工作原理动画 (18)4.1 齿轮油泵机构仿真设计 (18)4.2 齿轮油泵工作原理动画仿真 (20)5 总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)1 绪论计算机辅助教学是教学发展的一个焦点，Pro/E等三维建模软件的发展以及虚拟制造技术的出现为机械类专业课教学提供了一种极好的现代化教学的工作平台[1]。