本文關(guān)鍵詞：壓縮機葉輪隨機振動建模與分析研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：葉輪是離心式壓縮機通過旋轉(zhuǎn)對氣體做功并使氣體壓縮的關(guān)鍵組件。氣體反作用于葉輪的壓力是典型的隨機激勵,因此葉輪受隨機氣動荷載作用的響應(yīng)求解即為典型的流固耦合問題。許多工程事故中,葉輪的破壞是由隨機氣動激勵作用下材料發(fā)生高周疲勞造成的。因此對葉輪開展動應(yīng)力分析具有防止疲勞破壞和驗證葉輪可靠度的實際價值。以往工程上葉輪動應(yīng)力分析主要采用靜荷載加載或5%靜壓值加載的方法,計算均存在缺陷。為了更準(zhǔn)確地計算葉輪的動強度,評定葉輪失效和疲勞破壞,本文開展了具有針對性的基于動力設(shè)計的離心式葉輪隨機振動問題研究,具體內(nèi)容如下：首先,采用單向弱耦合方法求解非定常氣動荷載作用下葉輪的流固耦合響應(yīng),提取數(shù)值結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行了比較,驗證了動力計算的可信度。其次,針對葉輪流固耦合瞬態(tài)求解時,弱耦合流固交界面數(shù)據(jù)交換復(fù)雜及時域求解時間耗時較長等問題,提出了適用于任意幾何形體的葉片的表面荷載快速建模方法,此方法基于工程流體計算經(jīng)驗且滿足任意給定的數(shù)學(xué)假定。然后,文章引用求解結(jié)構(gòu)受平穩(wěn)隨機作用動響應(yīng)的虛擬激勵法,詳細介紹了虛擬激勵法基本原理,推導(dǎo)了多維多點虛擬激勵法的計算方法,給出了多維多點虛擬激勵法在ANSYS上實現(xiàn)的方法及流程。此后,采用第三、四章所述方法,開展了基于動力設(shè)計的半開式葉輪隨機問題實例分析。根據(jù)葉輪受完全不相干激勵時虛擬激勵法在ANSYS中的應(yīng)用方法,第一步通過葉片表面荷載快速建模算法生成葉輪表面壓力的均值；第二步依照動應(yīng)變測試實驗結(jié)果的幅頻曲線確定設(shè)計氣動荷載的頻率成分,采用快速建立氣壓幅值任意的葉片表面荷載模型的算法,生成葉輪表面壓力脈動；第三步采用改進周期圖法,通過編制MATLAB程序?qū)θ~輪表面壓力脈動進行功率譜估計,求得壓力功率譜；最后一步利用ANSYS諧響應(yīng)分析模塊對葉輪單扇區(qū)模型進行分析,提取重點考察危險區(qū)域200個節(jié)點位移及應(yīng)力功率譜,確定動響應(yīng)最大頻率及對應(yīng)熱點。最后,針對第五章所計算的葉輪算例,結(jié)合寬頻隨機過程疲勞壽命估計方法對葉輪危險點疲勞損傷進行了計算,給出了其疲勞壽命。
【關(guān)鍵詞】：動力設(shè)計 葉輪 流固耦合 虛擬激勵法 隨機振動 疲勞 頻域分析
【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】：2015
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 流固耦合問題的研究狀況11-15
• 1.2.1 流固耦合問題的原理與探索11-12
• 1.2.2 葉輪機械流固耦合問題的研究進展12-13
• 1.2.3 流固耦合問題的研究方法13-15
• 1.3 隨機振動問題的研究進展15-16
• 1.4 本文的主要工作16-17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 2 葉輪的流固耦合瞬態(tài)分析18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 葉輪的瞬態(tài)分析方法及流程18-19
• 2.3 葉輪的動應(yīng)力分析19-22
• 2.3.1 葉輪的分析模型19-20
• 2.3.2 不同工況下的瞬態(tài)壓力荷載20-22
• 2.4 葉輪的瞬態(tài)計算結(jié)果22-28
• 2.4.1 兩個工況下的應(yīng)力結(jié)果22-24
• 2.4.2 數(shù)值解與實驗值的對比分析24-27
• 2.4.3 結(jié)果的對比分析27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 葉片表面荷載的生成方法29-38
• 3.1 引言29
• 3.2 快速建模方法29-34
• 3.2.1 面-面投影與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換29-31
• 3.2.2 搜索與插值方法31-33
• 3.2.3 分布函數(shù)及插值33-34
• 3.3 葉片表面荷載的建模流程34-35
• 3.4 葉輪荷載的生成算例35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 4 結(jié)構(gòu)平穩(wěn)隨機響應(yīng)的虛擬激勵法38-45
• 4.1 引言38
• 4.2 結(jié)構(gòu)平穩(wěn)隨機響應(yīng)的虛擬激勵法基本原理38-39
• 4.3 多維多點平穩(wěn)隨機激勵的虛擬激勵法39-41
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)受多維多點部分相干平穩(wěn)隨機激勵39-40
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)受多維多點完全不相干平穩(wěn)隨機激勵40-41
• 4.4 多維多點激勵的虛擬激勵法實現(xiàn)原理分析41-43
• 4.4.1 多維多點部分相干隨機激勵的虛擬激勵法實現(xiàn)42
• 4.4.2 多維多點完全不相干隨機激勵的虛擬激勵法實現(xiàn)42-43
• 4.5 多維多點激勵的虛擬激勵法在ANSYS中實現(xiàn)流程43-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 5 葉輪的動響應(yīng)分析45-61
• 5.1 引言45
• 5.2 葉輪的隨機振動分析模型45-47
• 5.3 葉輪表面荷載的快速生成47-53
• 5.3.1 葉輪表面壓力均值生成47-50
• 5.3.2 葉輪表面壓力脈動生成50-53
• 5.4 葉輪隨機荷載的功率譜估計53-55
• 5.4.1 功率譜估計方法53-54
• 5.4.2 葉輪表面載荷功率譜估計的實現(xiàn)方法54-55
• 5.5 葉輪的多維多點平穩(wěn)響應(yīng)分析55-60
• 5.6 本章小結(jié)60-61
• 6 葉輪隨機振動的疲勞分析61-67
• 6.1 引言61
• 6.2 疲勞損傷壽命估計理論61-62
• 6.2.1 線性累積損傷準(zhǔn)則61-62
• 6.2.2 三區(qū)間法62
• 6.3 疲勞損傷的分析方法62-65
• 6.3.1 Bendat模型63-64
• 6.3.2 Wirsching模型64
• 6.3.3 Dirlik模型64-65
• 6.4 葉輪的疲勞分析65-66
• 6.5 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論與展望67-69
• 參考文獻69-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75-76

【參考文獻】

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2 吳宇飛;葉輪流固耦合界面不匹配網(wǎng)格的數(shù)據(jù)傳遞[D];大連理工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：壓縮機葉輪隨機振動建模與分析研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：361617