本文關(guān)鍵詞：半開式葉輪氣動優(yōu)化與結(jié)構(gòu)改進設(shè)計研究

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【摘要】：離心壓縮機作為在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重地位的通用機械產(chǎn)品,其運行性能的優(yōu)劣對能源的充分利用與否有很大影響。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,能源需求量在不斷提高,因此,改善離心壓縮機性能進而提升其運行效率,充分利用現(xiàn)有能源,顯然有著非常重要的現(xiàn)實和長遠(yuǎn)意義。葉輪作為離心壓縮機的核心部件,其運行性能決定著整個機器的效率。因此,如何提升葉輪氣動性能,改善葉輪轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性是本文研究的重點。本文針對某廠的樣機半開式葉輪進行優(yōu)化分析,具體研究主要集中在葉片型式及葉輪背盤結(jié)構(gòu)兩個方面。本文利用葉輪機械領(lǐng)域?qū)Ｓ玫腃FD分析軟件NUMECA進行模擬,對某型半開式葉輪內(nèi)部流場進行分析研究,查找葉輪存在的問題,并利用現(xiàn)有的國際著名的葉輪機械設(shè)計軟件NREC進行優(yōu)化設(shè)計。通過軟件的新型設(shè)計,在保證原始葉輪具體結(jié)構(gòu)及整級裝配方式不變的基礎(chǔ)上,多變效率提升了2.05%。新型設(shè)計方法的采取,雖然提升了葉輪運行效率,但相對于現(xiàn)今葉輪的高效率高性能來講,提升幅度并不是很理想,葉輪效率依然很低,不符合高性能葉輪設(shè)計的要求�；谶M一步提升葉輪效率的目的,本文針對葉輪背盤結(jié)構(gòu)進行了新型設(shè)計方案的提出,利用有限元分析軟件ANSYS,在綜合考慮葉輪自身運轉(zhuǎn)所具有的離心力及流場氣動載荷共同作用等因素,也即在考慮流固耦合作用的情況下,對葉輪進行有限元分析,綜合考慮葉輪應(yīng)力及應(yīng)變等因素,得到了最優(yōu)的設(shè)計方案。最優(yōu)葉輪背盤設(shè)計方案明顯改善了葉輪的整體性能,將葉輪運行振動幅度減小了一半左右。原始葉輪振動幅度大也是葉輪葉頂間隙設(shè)計為0.6mm的直接原因。通過優(yōu)化設(shè)計之后,我們可以更加精準(zhǔn)的控制葉頂間隙,將其值控制在一個更加理想的范圍之內(nèi)。利用NUMECA對最終設(shè)計的葉輪進行CFD模擬,發(fā)現(xiàn)葉輪多變效率有了2.966%的提升,最終葉輪運行多變效率達到了90.689%。本文針對三種葉輪型式進行了葉片表面靜壓力載荷分布對比,發(fā)現(xiàn)最終新型葉輪葉片表面載荷分布更加均勻、合理。最后本文也進行了變工況模擬分析,發(fā)現(xiàn)最終新型葉輪在變流量條件下,依然可以擁有較高效率,說明運行穩(wěn)定,變工況性能良好。
【關(guān)鍵詞】：葉輪 氣動分析 流固耦合 葉頂間隙 變工況
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH452
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 CFD技術(shù)在葉輪機械中的應(yīng)用12-13
• 1.4 CFD和FEA軟件簡介13-14
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容14-15
• 2 數(shù)值模擬及有限元分析基本理論15-22
• 2.1 數(shù)值模擬基本理論15-20
• 2.1.1 流動控制方程15-16
• 2.1.2 湍流模型16-18
• 2.1.3 離散方法18-19
• 2.1.4 網(wǎng)格劃分技術(shù)19-20
• 2.2 有限元分析基本理論20-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 3 半開式葉輪數(shù)值模擬與流場分析22-32
• 3.1 葉輪數(shù)值模擬22-26
• 3.1.1 原始葉輪幾何結(jié)構(gòu)22-23
• 3.1.2 葉輪計算域網(wǎng)格劃分23-25
• 3.1.3 FINETURBO計算設(shè)置25-26
• 3.1.4 收斂判定準(zhǔn)則26
• 3.2 葉輪流場分析26-31
• 3.3 本章小結(jié)31-32
• 4 葉輪葉片優(yōu)化設(shè)計32-38
• 4.1 葉型優(yōu)化32-34
• 4.2 新葉輪流場分析34-37
• 4.3 本章小結(jié)37-38
• 5 葉輪背盤結(jié)構(gòu)改型設(shè)計38-65
• 5.1 原始背盤結(jié)構(gòu)分析39-41
• 5.2 新型背盤結(jié)構(gòu)分析41-48
• 5.3 兩種背盤結(jié)構(gòu)葉輪對比分析48-52
• 5.4 新型葉輪葉頂間隙設(shè)計52-55
• 5.5 新型葉輪流場分析55-62
• 5.6 新型葉輪變工況模擬62-64
• 5.7 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論及展望65-67
• 參考文獻67-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況69-70
• 致謝70-71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 江偉;李國君;張新盛;;基于葉片載荷分布的離心泵葉輪水力性能優(yōu)化[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2015年04期

2 梁繼洋;李巖;;大型離心壓縮機葉輪葉片疲勞可靠性分析[J];科技風(fēng);2015年03期

3 楊花;張小龍;周亞鋒;;基于振動特性分析的離心葉輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];化工設(shè)備與管道;2014年06期

4 張人會;郭苗;楊軍虎;劉宜;;基于伴隨方法的離心泵葉輪優(yōu)化設(shè)計[J];排灌機械工程學(xué)報;2014年11期

5 王光存;李劍峰;賈秀杰;李方義;劉子武;;離心壓縮機葉輪材料FV520B沖蝕規(guī)律和機理的研究[J];機械工程學(xué)報;2014年19期

6 ;Effects of Suction Side Squealer Tip on the Performance of a Low-Speed Axial Compressor[J];Journal of Thermal Science;2012年03期

7 黃新忠;趙俊生;;基于ANSYS的壓氣機葉輪振動特性有限元仿真分析[J];機械設(shè)計與制造;2012年02期

8 張小龍;周亞鋒;苗福源;徐海霞;段紀(jì)成;;半開式葉輪強度分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];風(fēng)機技術(shù);2010年06期

9 劉占生;劉全忠;王洪杰;;離心泵變工況流場及葉輪流體激振力研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2008年12期

10 王洋;張翔;黎義斌;;離心泵變工況流場分析及徑向力數(shù)值預(yù)測[J];排灌機械;2008年05期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 那淼;制冷用離心壓縮機模型級設(shè)計與優(yōu)化[D];大連理工大學(xué);2015年

2 陳麗英;高速離心葉輪的氣動與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];天津大學(xué);2012年

3 曾強;壓氣機轉(zhuǎn)子葉片流固耦合計算及軟件集成研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

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本文編號：1119107