离心泵叶轮虚拟样机建模与仿真
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。
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叶轮是 离心泵 的核 心部 件 ， 设 计 质量 决 定 了 其 泵 的效 率 、 量和扬 程等 。试验 表 明 ， 流 叶轮 中 的水 力
进行 设计 制造 ， 于传 统 的 木模 截 线 法都 是 由手工 对 修造 出木 模型 线 ， 周期 长 ， 差 大 ， 响了设计 质量 ； 误 影 叶轮 剪裁 图上 的线 条 大 多是 采 用线 段 连 接 而成 ， 未 经过 拟合 处理 ， 不利 于进行 叶轮 的三维 精确建模 ； 设
Ｃ ＡＥ分析 ， 实现设 计方 案的优 选提 供 了依 据 。使 用 Ｃ ｌ Ｄ 进行 了基 于网络 的 并行 设 计的 基础 为 ｕｔ ３ 构 建 ， 出现代 设计 条件 下构造 集成设 计环境 的 必要 性 。 指 关 键词 ：叶轮 ； 虚拟 样机 ； 运动 仿真 ； 限元 分析 ； 有 集成 设计 环境 中图分 类号 ：Ｔ ９４１２ Ｅ ７．０ 文献标 识码 ： Ａ
ｐ ｏ ｏ ｙ ｅ ｉ ｃ ｎ ｔｕ ｔｄｗｉｈ Ｐ ｏ Ｅ．Ａｎ ｈ ｒ ｔ ｔ ｐ ｓ ｏ ｓ ｒ ｃｅ ｔ ｒ ／ ｄ ｔ ｅＣＡＥ ａ ａｙ ｉ ｉ ｍａ ｅｂ ａ ｓｏ ｎ ｌｓｓ ｓ ｄ ｙｍｅ ｎ ｆＡＮＳ ＹＳ， Ｏｇｖ Ｓ ｉｅ ａ ｐ ｉｃｐｅ ｆ ｒ ｓ ｌｃｉｇ ｄ ｓｇ ｒｊ ｃ． Ｔｈ ｏ ｃ ｒｅ ｔ ｄ ｓｇ ａ ｅ ｎ ｓ ｍａ ｅ ｂ ａ ｓ ｏ ｒｎ ｉｌ ｏ ｅｅ ｔｎ ｅ ｉｎ ｐ ｏｅ ｔ ｅ ｃ ｎ ｕ ｒ ｎ ｅ ｉ ｎ ｂ ｓ ｍｅ ｔｉ ｄ ｙ ｍｅ ｎ ｆ
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离心 泵 叶轮虚 拟 样 机 建模 与仿 真
赵 海 晖 ， 垂成 ， 文 杰 孟 牛
（ 中国 石 油 大 学 （ 东 ）机 电工 程 学 院 ， 东 东 营 ２ ７ ６ ） 华 山 ５ ０ １
摘 要 ： 对 离心泵叶轮 设 计 中存 在 的 问题 ， Ｐ ｏ Ｅ构 建 了叶 轮 虚 拟 样 机 ， 助 于 ＡＮＳ 针 以 ｒ／ 借 ＹＳ进 行
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｏ ｏ ｖ ｈｅ ｐｒ ｂｌｍｓ ｘｉｔｎ ｎ ｔ ｅ ｅ ｔ ｉｕ ａ ｐ ｓ ｌ ｅ ｔ ｏ ｅ ｅ ｓ ｉ ｇ ｉ ｈ ｃ ｎ ｒｆ ｇ ｌ ｕｍｐ ｉ ｍｐｅ ｌｒ ｅ ｉ ｌｅ ｄ ｓｇｎ， ｈｅ ｍ ｐ ｌｅ ｔ ｉ ｅ ｌ ｒ
２ 虚 拟 样 机 的优 点
ａ 成本低， ） 速度 快 。在 实 际 制造 之 前 建 立 虚
拟样 机 ， 以实现设 计 平 台与 检验 平 台之 间的 无缝 可
集 成与 信息共 享 ， 潜在 的设 计 隐患 消 灭在 设 计初 将
期 ， 利于提 高设 计质量 和效率 。 有 ｂ 便 于通过 网络 环境 ， ） 针对 虚 拟 样机 进 行实
Ｔｈ ｔ ｄ ｆＩ ｔ ｇ ａ ｅ ｓｇ ｆＣｅ ｔ ｉｕ ａ ｍ ｐ Ｉ ｐ ｌ ｒ Ｐｒ ｔ ｔ ｐ ｅ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｎ ｅ ｒ ｔｄ Ｄｅ ｉｎ ｏ ｎ ｒ ｆ ｇ ｌＰｕ ｍ ｅｌ ｏ ｏｙ ｅ ｅ
Ｚ ＨＡＯ ｌ ｕ ，ＭＥＮＧ ｕ—ｈ ｎ ＮＩ Ｗ ｅ —ｉ Ｈａ— ｉ ｈ Ｃｈ ｉｃ ｅ ｇ， Ｕ ｎｊｅ
计组 各成 员相 对孤立 ， 没有 充分共 享数 字化信 息 ， 缺
乏 团 队协 作 ， 不利 于并行设 计 的执行 。
虚 拟 现实 技术 用 虚 拟样 机代 替 物 理样 机 ， 虚 用 拟实验 代替真 实 的实 验 ， 真 正意 义 上 实 现 了离 心 在 泵 的计 算机辅 助 设 计 。所 以 ， 有必 要 进 行基 于虚 拟 现实 的离心 泵叶 轮虚 拟 样机 的集 成 化设 计 研 究 ， 以 提高 叶轮设 计 的质 量和效 率 。
维普资讯
２ ０ 年 第 ３ 卷 ０７ ６ 第 ９期 第 ４ ２页
石 油 矿 场 机 械
ＯＩ Ｆ Ｅ Ｌ Ｉ ＬＤ Ｅ ＱＵＩ Ｍ ＥＮＴ Ｐ
文 章 编 号 ：１ ０ — ４ ２ ２ ０ ） ９ ０ ４ — ３ ０ １３ ８ （ ０ ７ ０ —０ ２０
损 失在 总损失 中 占 ５ 以上 ， 要来 自于 不合 理 的 ０ 主
过流部件 的几 何 形状 。长 Βιβλιοθήκη 以来 ， 轮 的研 发 一 直 叶
遵循手 工设计～ 样机 生产一 样机 测试一 反 复修改 的
程序来 进行 ， 工作 量 大 ， 度 低 ， 相 当 程度 上 影 响 精 在
了水 泵 的 性 能 。