CAD_CAE在流体机械领域中的应用_韩绿霞

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1、第三届中国CAE工程分析技术年会论文集CAD/CAE在流体机械领域中的应用韩绿霞宋怀俊(郑州大学化工学院，河南郑州450001E-mail:hanluxia@zzu.edu.cn)摘要:::本文主要介绍了:Excel、Solidworks在进行离心泵叶轮优化设计方面的应用，研究了叶轮轴面、平面投影图的绘制以及过流面积的检查，同时进行叶轮的三维建模；最后介绍了ANSYS有限元分析软件和Solidworks软件的无缝连接。关键词：：：优化设计：，Excel，Solidworks，ANSYS中图分类号：：：TH112：文献标识码文献标识码：：：A：The

2、researchoftheoptimumdesigninLowspecificspeedcentrifugalimpellerHANLu-XiaSONGHuai-Jun(CollegeofChemicalEngineering,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001,China)Abstract:ThearticleintroducesoptimumdesignmodelofaimpellerbyuseofExcelandSolidworkssoftware,andresearchesthefluidareachec

3、kedandthedrawoftheaxialandtheplaneprojectiondrawbyExcelsoftware,threedimensionmodelofthetheimpellerbySolidworks.Finally,themethodoftheinformationexchangebetweentheANSYSandtheSolidworkssoftwareisintroducedKeywords:Optimizationdesign,Excel,Solidworks,ANSYS叶轮是影响离心泵性能的重要做功元件，高效率、高

4、性价比的离心泵叶轮研发需要消耗工程技术人员大量的时间和精力；本文结合Excel和Solidworks软件的应用，利用速度系数法进行了低比转数离心泵叶轮的优化设计方法的探讨，为工程技术人员在进行类似新产品研发[1]过程中寻求一种高效、快捷的新方法。1111低比转数叶轮的结构设计低比转数叶轮的结构设计[2]设计条件如下表1，应用速度系数法并借助于Excel软件计算叶轮的主要尺寸。表1计算条件3介质扬程m流量m/h转速r/min稀硝酸722801480比转数ns水力效率容积效率机械摩檫效率总效率610.970.950.890.82414426第三届中国C

5、AE工程分析技术年会论文集Excel软件的公式函数、数组功能和图表处理用来进行工程计算具有很大的优越性，在利用速度系数法进行叶轮的结构设计过程中，笔者应用Excel的数据处理功能完成了低比转数叶轮的设计计算（如图1）。以比转数的计算为例，在C5单元格中输入“=3.65*E2*(D2/3600)^0.5/C2^(3/4)”回车，即可得到比转数的计算结果ns=61，此处E2、D2、C2分别表示单元格引用，当扬程、流量、转速发生改变时，只需在E2、D2、C2单元格内修改其值，则比转数的计算结果可以得到相应更新。单元格引用对工程中的大量重复计算颇有[3]意

6、义，可以很大限度地减小工程技术人员的计算工作量。图1叶轮主要尺寸计算Fig1Thecalculationofmostimpellerdimension222叶片绘型2叶片绘型叶片形状复杂，设计和制造的不准确必定影响离心泵的性能，而准确绘制叶片形状是设计高效率离心泵的前提。SolidWorks是全参数化特征造型软件，有变量化的草图轮廓绘制和全面的零件实体建模功能，驱动参数改变草图或特征的大小和位置。因此，笔者尝试采用Solidworks软件进行叶轮[4]轴面投影图和叶轮平面投影图的绘制，并利用Excel计算软件进行其流道的检查。2.12.12.1轴面

7、投影图的绘制与检查轴面投影图的绘制与检查415427第三届中国CAE工程分析技术年会论文集按照轴面投影图的形状绘制草图轮廓，在完成草图轮廓后进行尺寸标注，通过尺寸驱动草图轮廓形状的改变，并同时为相关几何要素填加约束关系，如叶轮前后盖板处的圆角分别与叶轮入口轮廓、前盖板处流线添加相切约束关系，即可得到如图2所示的轴面投影图，其过渡圆可以参考其它低比转数叶轮确定，或指定其尺寸，再根据轴面投影图的检查结果去进行修改。图2轴面和平面投影图的绘制轴面投影图的形状绘制结束后，需Fig2Theprotractingoftheimpelleraxialandpla

8、ne要在前后盖板的流线之间绘制一系列projectiondraw圆，同样利用尺寸驱动和相切约束关系保证相邻两圆之间的圆心距