3D метод проектирования конструкции насоса
Карвер насос (Carver) в Маскатайн, Айова, был центробежный насос производитель с 1938 года, строительные насосы требуют технической и военных стандартов. Ее продукция включает в себя горизонтальную и вертикальную конце-всасывающие, многоступенчатые, осевые случае раскола, самовсасывающие, API и обработке твердых насосы, все сделано, чтобы обеспечить долгую жизнь с начальником, простой конструкции. С точки зрения приложений, Карвер традиционно построены насосы для воды, нефти и химической промышленности, как для государственного и частного секторов.
Компания, которая является Международная организация по стандартизации (ISO) 9001:2008, постоянно ищет и внедряет новейшие разработки, проектирования и производства технологий. В последнее время Карвер реализован проект технологический прорыв, трехмерная (3D) методом обратной разработки. Этот метод является уникальным аэродинамическим и гидродинамическим 3D дизайн упаковки для всех типов турбин лезвия, таких как насосы, компрессоры, вентиляторы, турбины и гидротрансформаторов.
3D обратный подход к проектированию позволяет пользователям описывать критерии загрузки, то выход лезвия дизайна на основе этих критериев, который является противоположностью того, как большинство автоматизированных газотурбинных разработки программного обеспечения систем функций. С помощью метода обратной задачи 3D дизайн, Карвер сократить сроки проектирования при одновременном повышении его продуктовую линейку насосов эффективность и спектр возможных предложений продукта.
Карвер хотел сделать свою продукцию более конкурентоспособной за счет расширения RS многоступенчатый кольцо предложений разделе насос с повышенной эффективностью. Карвера RS серии предназначены для умеренного до высокого давления накачки и выпускается в пяти основных размеров с общей производительностью до 1000 лошадиных сил. Серия RS предлагается с Американским национальным институтом стандартов (ANSI) 300-фунтовый входе фланцев и ANSI 600 - или 900-фунтовый разряда фланцев, в зависимости от давления и количества стадий. Гидравлическая производительность простирается до 1400 литров в минуту и 3400 футов общая динамическая головка.
"Карвер насоса используется ADT программного обеспечения для ускорения развития колесо, диффузор и возврата лопасти наборы для расширения своего семейства RS многоступенчатые насосы кольца раздел", говорит Марк Пост, главный операционный директор для насоса Карвер. "Исключительная эффективность, хорошая мощность всасывания и стабильной нерасчетных производительности были необходимы для данного семейства насосов".
Карвер использовали автоматизированные компании разработки программного обеспечения в течение многих лет. Сначала он взял всего три месяца, чтобы научиться быстро настроить и запустить новые исследования и понять, как добиться желаемых результатов. С точки зрения операций, разработки программного обеспечения была экономически эффективной, поскольку она побежала и на существующих системах Карвера компьютер, где уже работали различные вычислительной гидродинамики (CFD) системного программного обеспечения. Опыт Карвера показали, что метод обратной 3D станет полезным инструментом для быстрой разработки и оценки различных новых подходов к проектированию. Наличие модуль оптимизации, которые могут быть добавлены в программу позволило определить оптимальные варианты дизайна и принимать оптимальные решения для торговли от исполнения функций, таких как эффективность и всасывания.
Перед использованием 3D методом обратной задачи, проекты были разработаны с помощью другого программного пакета, которые не используют этот подход. Вместо этого метода заключается в разработке предварительных меридионального профиля и лезвия на основе грубых расчетов и эмпирических данных, выполнять CFD анализ и корректировать геометрию до удовлетворительные результаты были получены. Рекурсивный характер, что процесс проектирования и количество времени, необходимое для запуска возможности CFD анализа ограниченного Карвера в полной мере изучить все варианты дизайна для большинства приложений.
Сообщение команда использовала 3D-метода обратной задачи с оптимизацией модуля исключительно в RS многоступенчатый кольцо конструкции секции насоса. Этот способ вычислить 3D геометрии лезвия для данного распределения нагрузки лезвия и лезвия нормальной толщины, поэтому лезвие указанием нагрузки, что дает прямой контроль над 3D-распределение давления и диапазона стрелке распределение работы. Это также позволило для непосредственного управления 3D-поле течения и позволило дизайнерам изучить большую часть дизайна помещения, эффективно приводит к прорыву проекты, которые привели к значительному улучшению производительности, а также сокращение в проектировании и разработке раз.
Используется в сочетании с программным обеспечением, модуль оптимизации представляет собой полностью интегрированную платформу автоматической оптимизации для проектирования турбомашин лопастей в зависимости от многоточечной и многоцелевой целей проекта. Программа поддерживает планирование экспериментов (DOE), моделей поверхности отклика (RSM) и многоцелевой генетический алгоритм (Мога) оптимизации.
Для развития многоступенчатого RS кольцо конструкции секции насоса, команда Карвер впервые решил на хорошей, известной меридиональной формы и лезвие нагрузки. Для того чтобы сделать выбор начального распределения нагрузки, команда Карвера был выбор, используя его собственный опыт или с помощью указания в руководство по применению программного обеспечения.
Затем они определили условия укладки в программное обеспечение системы, а затем использовать систему для расчета лезвие формы. Программа позволила графический мониторинг лезвие формы в процессе вычислений. Последним шагом для 3D-метода обратной задачи было запустить его через постпроцессор для получения информации о форме лезвия и 3D невязкого поля течения. Возможно также, для сравнения различных геометрий лезвие подробно с точки зрения Угол охвата, раздел формы, лезвие угла, толщины и меридиональной формы.
Карвер использовали модуль оптимизации для тонкой настройки меридиональной формы и лезвие нагрузки за счет оптимизации эффективности и мощность всасывания. Тогда его снова использовали инженеры сообщение процессор системы с лезвием нагрузки, скорости и давления участков для оценки дизайна.
Оптимальная нагрузка лезвия для конкретного приложения является общей и может быть легко применен. После этого, результаты исследований, оптимизации конструкции могут быть реализованы в проектировании баз данных должны быть переданы между различными группами разработки и помощь в подготовке новых дизайнеров.
"Мы также использовали TD1 [TURBOdesign1], чтобы сравнить функции взвесить плюсы и минусы конкурирующих проектов," Post говорит. "Основные преимущества для нас были возможности, чтобы максимизировать эффективность и мощность всасывания по назначению, а также возможность использовать TD1 в качестве учебного пособия при изучении широкого спектра вариантов дизайна быстро значительное сокращение времени разработки для рутинного конструкции ".
Основная программа, не зависит от эмпиризма. Таким образом, легко обучать новых дизайнеров, которые могут стать продуктивными быстро. С помощью этой системы, типичный прирост производительности до двух-три процентных пункта может быть получена по сравнению с другими системами проектирования.
По словам Поста, с помощью системы и модуль оптимизации, Карвер также сэкономить время. Оригинальный метод разработки компании ушло около двух месяцев инженерных времени. С 3D методом обратной задачи, Карвер разрезать кольцо RS многоступенчатый насос разделе продуктов время разработки до четырех-пяти недель. С помощью программного обеспечения системы устранено две недели время разработки, и используя модуль оптимизации вырезать дополнительные одной до двух недель. Более того, у компании есть с увеличением продаж за счет повышения эффективности разработки, поскольку каждый проект, который экономит на несколько процентных пунктов эффективности по старой методе разработки предложений Карвера продукт более конкурентоспособным.
"Дополнение к этому, что мы можем проводить больше бизнес, который толкает конверт, потому что мы знаем, что можем последовательно развивать надежный гидравлический дизайн", сказал Post. "По сути, большая выгода для насоса Карвер является потенциальный рост доходов за счет новых продуктов".
Об авторе: Мехрдад Zangeneh, доктор философии, основатель и директор передовых технологий проектирования, профессор thermofluids Университетского колледжа в Лондоне. В течение 26 лет, Zangenehhas разработала передовые разработки кодов турбомашин на основе 3D Обратная подход Дизайн и автоматической оптимизации турбомашин дизайна. Его исследования привели к важным прорывам в турбинах и морского дизайна движитель, и он был предоставлен шестью международными патентами. В 2000 году Zangeneh был награжден золотой медалью Японии Turbomachinery общества, а в 2003 году он был награжден Дональд Юлия Grone Премии Института инженеров-механиков в Великобритании
