近年來渦輪增壓器已廣泛應(yīng)用于各種往復(fù)式發(fā)動機(jī)來提升其性能,渦輪作為渦輪增壓器的關(guān)鍵部件之一,可以回收廢氣能量供壓氣機(jī)使用。發(fā)動機(jī)在運行時渦輪葉片與高溫高壓的廢氣直接接觸,且隨著工況的改變氣流的狀態(tài)也不斷變化。這些復(fù)雜的外力作用必然會在一定程度上損壞渦輪葉片,一旦渦輪葉片發(fā)生故障,將會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)無法正常運行。因此對渦輪進(jìn)行強(qiáng)度分析是非常重要的�；诹鞴恬詈系姆治龇椒�,首先分析了渦輪葉片在氣動載荷,溫度載荷和離心載荷同時作用的情況下的應(yīng)力應(yīng)變分布。利用Turbogrid對流動區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分后,使用CFX求解得到在滿負(fù)荷工況穩(wěn)定運行時渦輪葉片表面的溫度和壓力分布。隨后對渦輪葉片進(jìn)行熱應(yīng)力分析,流動模擬計算得到的渦輪葉片表面溫度作為邊界條件輸入,得到整個渦輪葉片的熱應(yīng)力分布。將上述分析結(jié)果和離心載荷加載到渦輪葉片上,結(jié)合輪盤一起進(jìn)行強(qiáng)度分析,得到渦輪葉片的應(yīng)力應(yīng)變分布情況,發(fā)現(xiàn)應(yīng)力集中主要出現(xiàn)在榫頭榫卯區(qū)域。渦輪葉片最大等效應(yīng)力值為629MPa,發(fā)生在渦輪榫頭第四齒與榫卯接觸邊緣。其次對渦輪的榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,參數(shù)化結(jié)構(gòu)后選擇其中五個參數(shù)作為設(shè)計變量,得到不同參數(shù)對渦輪葉片最大等效應(yīng)力的影響。...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外渦輪增壓器的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 流動性能研究
        1.2.2 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究
        1.2.3 動力學(xué)特性研究
    1.3 本文研究內(nèi)容
2 渦輪流場分析
    2.1 計算流體力學(xué)理論基礎(chǔ)
        2.1.1 基本控制方程
        2.1.2 湍流模型
    2.2 計算模型建立
        2.2.1 研究對象及方法
        2.2.2 流動域網(wǎng)格劃分
        2.2.3 流場分析的設(shè)置
    2.3 計算結(jié)果分析
    2.4 本章小結(jié)
3 渦輪葉片強(qiáng)度分析
    3.1 數(shù)值計算方法
        3.1.1 彈性力學(xué)基本原理
        3.1.2 彈性力學(xué)有限元分析原理
        3.1.3 熱應(yīng)力分析基本原理
        3.1.4 接觸分析基礎(chǔ)
    3.2 計算模型建立
        3.2.1 研究方法
        3.2.2 網(wǎng)格劃分
        3.2.3 接觸單元的建立
        3.2.4 計算設(shè)定
    3.3 計算結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
4 榫卯結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.1 榫卯結(jié)構(gòu)參數(shù)化方案設(shè)計
    4.2 計算結(jié)果分析
        4.2.1 不同楔形角α對榫卯結(jié)構(gòu)最大等效應(yīng)力的影響
        4.2.2 不同齒距對榫卯結(jié)構(gòu)最大等效應(yīng)力的影響
        4.2.3 不同榫頭頸寬對榫卯結(jié)構(gòu)最大等效應(yīng)力的影響
        4.2.4 不同榫槽底部寬度對榫卯結(jié)構(gòu)最大等效應(yīng)力的影響
        4.2.5 不同榫槽底部高度對榫卯結(jié)構(gòu)最大等效應(yīng)力的影響
    4.3 基于正交實驗法對榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化
        4.3.1 正交實驗設(shè)計法簡介
        4.3.2 確定因素和水平
        4.3.3 正交仿真計算與結(jié)果
    4.4 渦輪超轉(zhuǎn)破裂實驗研究
        4.4.1 實驗系統(tǒng)
        4.4.2 實驗步驟與方法
        4.4.3 實驗結(jié)果
    4.5 本章小結(jié)
5 渦輪模態(tài)分析
    5.1 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)
    5.2 渦輪葉片模態(tài)實驗
        5.2.1 實驗儀器
        5.2.2 實驗結(jié)果分析
    5.3 渦輪葉片模態(tài)計算
        5.3.1 模態(tài)計算結(jié)果與實驗值對比
        5.3.2 不同轉(zhuǎn)速下的模態(tài)計算結(jié)果
        5.3.3 渦輪葉片共振分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：4041348