大型離心風機流固耦合及葉輪振動特性分析.pdf

1、葉輪機械是工業(yè)生產(chǎn)部門應用最為廣泛的一類機械設(shè)備,其在航空、航天、石油、化工、能源、電力及國防等領(lǐng)域中發(fā)揮著無可替代的作用。而葉輪機械的各種故障,如喘振、失速、葉片斷裂等,與葉輪機械內(nèi)部各種流固耦合現(xiàn)象有著直接的關(guān)系。目前,僅考慮單一物理場的數(shù)值模擬已很難滿足葉輪機械在結(jié)構(gòu)性與可靠性等方面的要求。因此,需要對葉輪機械內(nèi)部的流固耦合(FSI)問題進行研究。而對葉輪機械的內(nèi)流場和葉輪動力特性的研究,對相關(guān)設(shè)備的設(shè)計和運行具有一定的指導意義。

2、
　　首先,本文采用CAD軟件PRO/E對大型離心風機進行了整體風機三維流場建模,整體風機流場模型由集流器、葉輪和蝸殼三部分組成,然后在專門的網(wǎng)格劃分軟件Gambit中對整體風機三維流場模型進行網(wǎng)格劃分并設(shè)置邊界條件。
　　其次,采用標準的湍流模型,在ANSYSWorkbench中以FLUENT軟件為工具,對離心風機內(nèi)部的三維湍流流動進行了數(shù)值模擬分析與計算。分析了離心風機旋轉(zhuǎn)對流速及壓力分布的影響,研究了離心風機內(nèi)部流動規(guī)

3、律。
　　再次,通過建立ANSYSWorkbench不同分析項目間的連接,可以將流場分析計算所得葉輪壁面的流體壓力加載至葉輪模型表面,獲得葉輪在流體壓力下的受力狀態(tài),然后對葉輪進行強度分析,并與葉輪在離心力作用、離心力與重力共同作用及流固耦合作用下分析結(jié)果進行比較,得到葉輪在不同載荷作用下的應力及變形,校核葉輪的強度和剛度,避免葉輪的疲勞破壞。
　　最后,通過對葉輪進行實際約束狀態(tài)下的模態(tài)分析,得到離心風機葉輪在自由狀態(tài)及有