摘要：由于离心泵蜗壳模型结构较为复杂,在进行三维建模的过程中会进行大量复杂的几何操作,导致在CAD模型表面会出现碎面,使后续CFD计算的网格划分环节难以进行.为了解决此问题,首先对蜗壳水力图和三维模型进行分析,结合蜗壳模型中的碎面特点,给出了碎面定义;然后通过构建蜗壳CAD模型的属性邻接图,并利用拓扑信息和几何信息的映射关系实现了碎面识别;最后基于几何面的优化方法,针对蜗壳模型中存在碎面较多的曲面类型,根据其几何参数进行相应的基面构造,并使用基面对存在碎面的曲面进行拟合,完成了碎面修复.基于Open CASCADE平台实现了蜗壳优化算法,结合不同类型蜗壳应用实例证明了方法的正确性和有效性.研究成果能够为离心泵CAD/CFD一体化设计提供良好的技术支撑.

摘要：作为离心压缩机的关键部件之一,蜗壳优化设计对于提高离心压缩机气动性能具有重要的作用。本文以鹦鹉螺外壳螺旋线为仿生原型,采用仿生重构和逆向设计方法对离心压缩机蜗壳进行设计,并通过数值计算对离心压缩机气动性能及其内部流场进行模拟,对比分析原型蜗壳和仿生蜗壳内部流动特性以及对离心压缩机压比和效率的影响。结果表明:仿鹦鹉螺设计能够减小离心压缩机蜗壳内部总压损失,提高蜗壳静压恢复系数,使离心压缩机气动性能得到提升。在设计工况条件下,仿生蜗壳相较于原型蜗壳总压损失系数相对降低12.3%,静压恢复系数相对提升5.4%。当仿生鹦鹉螺设计的蜗壳被采用,离心压缩机的多变效率最大增加了1.42%,同时压比也最大增加了0.84%。

摘要：蒸汽压缩机蜗壳的设计会显著影响压缩机性能和稳定工作范围。根据某型蒸汽压缩机参数,采用不等边基元法进行蜗壳优化设计,探究了不同蜗舌角度θ对整机性能的影响及其内部流动机理,进一步以蜗壳进口半径为变量对蜗壳型线进行优化。结果表明:选择合适的蜗舌角度θ有利于整机性能的提升,通过优化蜗舌角度θ整机效率提升了0.7%,静压恢复系数提升了7.5%;优化蜗壳型线改变蜗壳截面积可以增强对气流的控制,减小流动损失,从而实现整机性能和流量范围的有效提升,其中整机效率提高了1.5%,流量范围有效拓宽了11.5%,为MVR低温升蒸汽压缩机高性能设计提供了参考。

摘要：为实现宽流量范围下气液两相流的高效分离,基于螺旋线理论设计出了一种新型蜗壳式多通道旋流分离器,并对其结构进行了优化设计。采用数值模拟方法将其与传统单入口气液旋流分离器进行性能对比,结果表明,新型蜗壳式多通道旋流分离器能有效解决单个入口所引起的空气核偏心现象及振荡问题,分离器内流场在不同入口含气率条件下均具有显著的轴对称特点,稳定性也更高,溢流带液量明显下降。虽然整体压损更大,但能够有效抑制二次流的产生,且在入口含气率越高时抑制效果越明显。

摘要：基于离心泵蜗壳设计原理,采用笛卡尔坐标对蜗壳不同断面的几何形状进行求解,通过蜗壳断面面积控制系数对蜗壳断面面积进行控制和面积逼近迭代算法对蜗壳控制点坐标进行计算,研究并建立了蜗壳构建数学计算模型。结果表明:新的蜗壳数学模型有效降低了蜗壳水力设计的难度,缩短了蜗壳水力设计的时间,实现了自动参数化蜗壳水力设计;蜗壳断面面积逐次逼近迭代算法精确计算了不同蜗壳断面面积和蜗壳坐标,计算精度为10^(-5),降低了设计误差带来的水力损失。

摘要：垫层在水电站钢蜗壳-混凝土组合结构中起传递内水压力的作用,但在当前的设计实践中,垫层通常被简化为线弹性材料。本文选取聚氨酯软木与聚乙烯闭孔泡沫等2种最常用的蜗壳垫层材料,首先采用土工轴承式单杠杆固结仪对2种材料分别进行循环加-卸压试验,材料试样由环刀切割成型,受压过程在环刀内完成,最大压力荷载定为1.0 MPa,加压与卸压过程均分10级完成,级差0.1 MPa。而后根据试验中的垫层材料试样尺寸,建立试样的平面轴对称有限元模型,在ABAQUS平台上采用HYPERFOAM和MULLINS EFFECT两者共同模拟单次加-卸压循环中2种材料的非线性响应过程,2种模型中必要的材料参数通过UNIAXIAL TEST DATA选项结合材料的压缩应力-应变试验数据确定。研究结果表明:2种材料均具有显著的非线性、不可逆的压缩特性,在循环加-卸压作用下均存在显著的残余应变;数值模拟对2种材料在单次加-卸压循环中的应力-应变响应过程的预测效果良好。认为在蜗壳结构的设计中不应忽略垫层材料的非线性力学特性,前述基于ABAQUS平台的数值模拟技术能够简便地实现垫层材料的非线性力学描述。建议垫层材料在出厂前,宜提前经历足够次数和时长的"预压"过程,最大程度上降低垫层材料残余变形对蜗壳结构受力的潜在不利影响,垫层材料的力学设计参数须基于已经历过"预压"过程的试样压缩-回弹数据确定。

摘要：报导了三峡混流式机组模型蜗壳内紊流的三维数值分析结果。文中基于Ｎ－Ｓ方程和标准的ｋ－ε紊流模型，采用贴体座标和交错网格系统，用ＳＩＭＰＬＥＣ算法对蜗壳内部的流动进行数值模拟，提出设计工况时蜗壳内部的紊流特性。数值分析结果表明：在设计工况，蜗壳内部的流动符合速度矩为常数的设计理论。文中提出的数值方法，可用于改进和优化蜗壳设计，从而提高水轮机的效率，改善水轮机的性能。

摘要：为了研究低比转数离心泵叶轮出口宽度对蜗壳内压力脉动强度的影响,将叶轮出口宽度分别设计为5、6和7 mm,并保持蜗壳和叶轮其他几何参数不变。应用ANSYS CFX 14.5进行数值计算,对比了定常数值计算与外特性、粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)试验结果,验证了数值计算的可信度,3个方案的扬程、效率均满足设计要求。在非定常数值计算中,引入压力脉动强度表征3个旋转周期内压力脉动的累积效应。结果表明:对于同一叶轮出口宽度,小流量下蜗壳内压力脉动强度最大,大流量次之,而在设计工况下,压力脉动强度及其梯度均是最小的;由于叶轮和蜗壳的时序干涉作用,隔舌处出现压力脉动强度的大梯度变化;蜗壳进口宽度与叶轮出口宽度之比为3时,该低比转数离心泵的性能满足设计要求,且压力脉动强度较低,综合性能较优。

摘要：论述了蜗壳轴流泵的研究设计， 针对关键的蜗壳水力部件， 采用三维势流的边界元法分析流场， 其结果用于产品开发。经真机测试和工业运行考核， 结果令人满意。

摘要：为了研究瀑布沟水电站充水保压蜗壳结构在设计内水压力反复作用及超载作用下的结构应力变形规律和超载能力,采用几何比尺为1∶10的整体结构模型,对该水电站充水保压蜗壳结构进行了试验研究.结果表明,瀑布沟水电站采用充水保压蜗壳结构型式,在设计荷载2.45 MPa内水压力的反复作用下,外围混凝土不会开裂,机墩变形较小;在7.0 MPa的超载作用下,结构依然具有较好的整体性,具有较高的超载安全度.试验结果还表明,充水保压措施有利于发挥钢蜗壳的承载能力,有利于降低蜗壳外围混凝土的应力水平,减小机墩变形.