流体在管路中流动时大多处于湍流状态,在传输过程中存在着能量浪费的现象,再加上现阶段国内水泵存在着运行效率不高等问题,为了更好地提高能源资源利用效率,需要研究开发流体在传输过程中的节能装置,加强节能能力建设。然而在新产品开发过程中,开发成功率较低。据对国外700个工业企业的调查,新产品开发综合成功率仅为65%。因此,研究产品开发方法,对于成功开发新产品将具有重要的现实意义。本文较系统地分析了TRIZ理论和仿生学特点以及它们解决问题的一般步骤,找出了它们的相同点和不同点,分析了它们的可结合性,提出了这两种方法结合的路径,并最终实现了仿生学与TRIZ理论发明原理的结合。两者的结合对TRIZ理论和仿生学方法的发展和应用有着及其重要的作用,仿生学的一些原理充实、深化了TRIZ理论的发明原理,TRIZ理论中的冲突解决原理为仿生学提供更完整的理论基础。两者的结合可以为产品设计提供明确的思路,提高产品开发的成功率。在此方法的指导下,结合工程实际设计出了一套流体传输节能装置:水泵能效优化装置和新型旋启式节能止回阀。利用FLUENT软件对该装置进行CFD模拟实验,找出了其内部流场参数速度、压力、流量等的变化规律。实验证明:在水泵出水口加上该能效优化装置后,水流速度变得均匀且方向一致,减少了由于不规则湍流运动带来的水质点之间碰撞及能量损失,虽然出口处流量有所减少,但提高了水泵的扬程,通过与普通管道的功率进行比较,验证了其节能性能。通过现场试验,效果良好,由此证明,该能效优化装置在水流存在明显不规则湍流的情况下,能够起到一定的节能作用。止回阀作为流体传输管网上必不可少的部件,其性能影响着传输过程中能量的损失。针对传统止回阀存在挡水面积较大,流阻系数大的缺点,设计出一种新型旋启式多瓣止回阀,当阀瓣打开时,阀瓣位于流道侧面,有效减小了挡水面积,采用四个阀瓣,可以有效降低阀瓣关闭时的行程。通过FLUENT仿真实验,证明该止回阀当阀门打开时,阀门的流阻系数相对于绝大多数止回阀来说是相当低的,说明该止回阀的流通能力很强,因而能起到一定的节能作用。
