基于逆向工程的三元叶轮实体建模及创新设计

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1、项目编号：大庆石油学院国家大学生创新性实验计划项目申请表项目名称：基于逆向工程的三元叶轮实体建模及创新设计申请人：程少高专业班级：过程装备与控制工程07级2班指导教师：张颖戴光大庆石油学院教务处2009年10月22日项目简况项目名称基于逆向工程的三元叶轮实体建模及创新设计申请资助经费20000元项目起止时间2009年11月至2011年11月项目申请人姓名程少高性别男身份证号232326198902051538学号070403140220专业班级过程装备07-2班联系电话15845979626E-mail34816096

2、9@qq.com申请人曾参与科研情况2008年，作为组长，参加大庆石油学院结构设计大赛。由于是第一次参加这样的项目，经验不足，以及准备不够充分，所以所在小组没能获奖。但是从中我们学到了很多，学会了相互间的协作，学会了独自的思考，并在实践中运用自己所学的知识，真正的将理论与实践结合。指导教师姓名职务/职称联系电话E-mail张颖副教授13845973977aezy163@163.com戴光系主任/教授13936953570Gdai126@126.com指导教师对本项目的支持情况1.指导教师长期从事相关领域的教学和科研工作

3、；2.指导教师定期对该项目的研究工作进行指导和检查；3.指导教师将提供项目研究所需的场地及其它支持；4.指导教师将提供一定的经费支持。项目组成员姓名学号专业班级联系电话E-mail项目分工董恒070403140221装备07-213212894273dhslx@126.com三元叶轮流场数值模拟于婷婷070403140202装备07-213946921963ytt7508@126.com三元叶轮虚拟设计孙艳明070403140125装备07-113694607526sym888888@163.com三元叶轮有限元分析一

4、、申请理由装备制造业是任何一个发达工业体系的中枢，在经济成长和新型工业化过程中发挥着极为重要的作用，因而加快装备制造业的发展对于中国经济的健康运行具有重要的意义。石化产业作为国民经济的支柱产业，在国民经济的发展和国家安全中占有重要地位，随着石化产业的快速发展，我国石化装备制造业保持着高速发展的势头。经过几十年的发展，尤其是近10年的发展，我国石化装置制造产业的规模、技术水平、研发能力和国际市场竞争能力都明显提高。我国已经成为装备制造业大国，但仍存在产业大而不强，产品研发和技术创新能力薄弱以及重引进而不注重消化创新等问题

5、，尤其在大型离心压缩机组、大型容积式压缩机组、关键泵阀、反应热交换器、挤压造粒机、大型空分设备、低温泵等关键设备、关键部件和关键技术的国产化和自主创新方面尚存在一定的差距。因此，如何尽快提高研发和技术创新能力，实现关键设备和关键技术的国产化、自主化和创新化，是石化装备制造业能否从大到强，实现结构优化升级的关键。逆向工程(ReverseEngineering，RE)，又称为反求工程。在机械产品设计领域，逆向工程就是通过各种手段对产品实物进行三维测量，根据测量数据制造出同类新产品的过程。与传统的产品开发过程不同，逆向工程则

6、是按照产品引进、消化、吸收与创新的思路，以“实物->原理->功能->三维重构->再设计”框架模型为工作过程，为提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的信息，另一方面为充分利用先进的CAD/CAE/CAM技术对已有的产品进行再创新工程服务。逆向工程是随着科技发展、产品设计的需要而产生的一项多学科交叉的实用技术，涉及实物测量、计算机图形学、图像学、先进制造技术等多个领域。在国外，相关领域的高水平起点及不断前进使逆向工程获得迅速发展，现已成为现代先进设计制造技术的重要组成部分。因此，对引进的关键设备开展“逆向工程”技术

7、研究，通过消化、吸收和创新，可迅速、有效地解决目前石化装备制造业发展过程中的技术问题，为加快石化装备制造业关键设备的国产化步伐提供技术保障。三元叶轮是大型离心压缩机中完成能量转换的核心部件，对离心压缩机工作性能及机械效率影响大。三元叶轮结构复杂，气固耦合问题解决困难，因此其设计、研制周期长，加工和制造工作量大。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设计和造型，因为叶片是空间内的扭曲曲面体。因此，三元叶轮的三维实体设计是叶轮强度有限元分析、流体动力学性能分析及实现数字化设计与制造的关键，也是大

8、型离心压缩机实现国产化的关键技术难题。针对上述问题，本项目以三元叶轮为研究对象，采用逆向工程技术，结合UG虚拟设计软件的逆向反求功能，获取三元叶轮的三维实体模型。在此基础上，采用ansys有限元分析软件对其强度进行分析，采用fluent计算流体力学仿真软件分析三元叶轮内部流场流动特性，对三元叶轮结构参数进行优化设计，实现基于逆向工