【摘要】： 葉輪是離心壓縮機(jī)中的最關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)部件。在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的過(guò)程中,單純的由離心力導(dǎo)致的靜應(yīng)力分析已不能滿足葉輪的可靠性要求,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段必須考慮流固交互作用及葉輪特有的動(dòng)力學(xué)行為,這是保障葉輪安全可靠運(yùn)行的核心內(nèi)容。本課題利用CAD/CAE技術(shù),選用相關(guān)的CAD及CAE軟件,對(duì)大型離心壓縮機(jī)葉輪進(jìn)行的動(dòng)力分析方法研究。 探討了結(jié)構(gòu)-流體協(xié)同計(jì)算的技術(shù)路線,介紹了SolidWorks、FLUENT和ANSYS在本研究中的應(yīng)用。在葉輪結(jié)構(gòu)線彈性計(jì)算中,引入自適應(yīng)網(wǎng)格方法,討論了網(wǎng)格劃分方式對(duì)結(jié)構(gòu)分析的影響,在結(jié)構(gòu)計(jì)算中采用局部細(xì)化的網(wǎng)格劃分方式代替自適應(yīng)網(wǎng)格,得到具有較高精度的結(jié)果。 闡述了疲勞破壞的基本理論和應(yīng)用于葉輪疲勞斷裂分析的IIW疲勞設(shè)計(jì)規(guī)范,提出基于IIW疲勞設(shè)計(jì)規(guī)范的閉式葉輪疲勞分析方法�；谠摲椒ǚ謩e對(duì)閉式葉輪在旋轉(zhuǎn)失速和尾流激振這兩種流體激振力作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值分析,結(jié)果表明這兩種流體激振力是造成葉輪葉片疲勞斷裂的主要因素。 討論了壓縮機(jī)葉輪這種具有循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特點(diǎn),探討了這種結(jié)構(gòu)在周期性載荷的作用下可能發(fā)生破壞性共振的條件,利用循環(huán)對(duì)稱的群論算法對(duì)某型葉輪進(jìn)行模態(tài)分析,在此基礎(chǔ)上通過(guò)控制作用在葉片上的流體激振力,求解在各種可能工況下葉片的振動(dòng)響應(yīng),從而驗(yàn)證了壓縮機(jī)葉輪可能發(fā)生破壞性共振的條件。提出了一種面向設(shè)計(jì)的諧響應(yīng)分析方法,基于該方法在ANSYS平臺(tái)上利用APDL二次開(kāi)發(fā)技術(shù)開(kāi)發(fā)了諧分析計(jì)算工具軟件,應(yīng)用該軟件對(duì)葉輪進(jìn)行尾流激振數(shù)值模擬,可以找到最危險(xiǎn)工況。 本文對(duì)大型離心壓縮機(jī)葉輪的可靠性設(shè)計(jì)提供必要的理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH452
【圖文】：

2葉片導(dǎo)角處自由劃分網(wǎng)格

需要提高網(wǎng)格質(zhì)量。對(duì)應(yīng)于自由劃分網(wǎng)格，在葉片的導(dǎo)角處(理論上可能發(fā)生最大應(yīng)力的區(qū)域)采用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，設(shè)定初始網(wǎng)格尺寸為20mln，網(wǎng)格尺寸比例變化范圍0.5~1，能量收斂于3%以內(nèi)停止迭代，結(jié)果如圖4.3。顯然，與自由劃分網(wǎng)格相比，通過(guò)自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，在同一位置我們得到了細(xì)化的，高質(zhì)量的網(wǎng)格，為提高有限元計(jì)算的精度提供了良好的保障。圖42葉片導(dǎo)角處自由劃分網(wǎng)格 Fig.4.2Freemeshonvaneroot圖4.3葉片導(dǎo)角處自適應(yīng)劃分網(wǎng)格 Fig.4.3Adaptivemeshonvaneroot4.4網(wǎng)格劃分方式對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響在利用結(jié)構(gòu)有限元技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散時(shí)，采用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)無(wú)疑可以得到較為理想的網(wǎng)格，從而提高計(jì)算精度。但自適應(yīng)網(wǎng)格劃分往往需要消耗大量的機(jī)時(shí)，并且在后處理時(shí)，只能用人工的方法尋找計(jì)算結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力的插值點(diǎn)。如果能夠找到一種替代自適應(yīng)網(wǎng)格劃分方式的一種網(wǎng)格劃分方法，既能夠減少計(jì)算時(shí)間、迅速的找到計(jì)算結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力的插值點(diǎn)，同時(shí)又不影響工程計(jì)算的精度，對(duì)于提高工作效率是十分有益的。根據(jù)結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)的定義

在高應(yīng)力區(qū)，即葉片前緣與蓋盤(pán)和軸盤(pán)的連接處，進(jìn)行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，得到自適應(yīng)網(wǎng)格單元總數(shù)為221307，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為356559，規(guī)定蓋盤(pán)與葉片前緣連接處熱點(diǎn)為熱點(diǎn)1，軸盤(pán)與葉片前緣連接處熱點(diǎn)為熱點(diǎn)2，見(jiàn)圖4.4::::一~，。入拍 拍一一”一繚 繚rrrii.:舊八.angyon\H，工e\H，幾日_hi，ht、adaPtiv一\H月le_Hig挑_日.lf卜u工It“ --ttta葉輪I整體自適應(yīng)網(wǎng)格 WholeadaPtivemeshofimPellerb熱點(diǎn)l附近自適應(yīng)網(wǎng)格c熱點(diǎn)2附近自適應(yīng)網(wǎng)格 bAdaPtivemesharoundhotsPotleAdaPtivemesharoundhotsPotZ圖4.4葉輪I自適應(yīng)網(wǎng)格 Fig.4.4AdaptivemeshofimPellerl

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 劉哲;王松嶺;吳正人;張磊;;電站離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速機(jī)理分析及處理對(duì)策[J];發(fā)電設(shè)備;2011年02期

2 陳堅(jiān)紅;周天情;盛德仁;李蔚;陳輝;;充流管道單向流固耦合數(shù)值模擬自動(dòng)化研究[J];動(dòng)力工程學(xué)報(bào);2012年08期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 劉哲;電站離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速的數(shù)值模擬研究[D];華北電力大學(xué);2011年

2 張長(zhǎng)海;失諧葉輪動(dòng)力特性分析方法研究[D];大連理工大學(xué);2010年

3 周天情;充流管道的流固耦合計(jì)算方法研究[D];浙江大學(xué);2012年

4 高成彥;旋轉(zhuǎn)閥在熱—機(jī)械載荷下的靜、動(dòng)態(tài)分析[D];華東理工大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2745490