大型離心風(fēng)機(jī)流固耦合及葉輪振動(dòng)特性分析.pdf

1、葉輪機(jī)械是工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)應(yīng)用最為廣泛的一類機(jī)械設(shè)備,其在航空、航天、石油、化工、能源、電力及國(guó)防等領(lǐng)域中發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。而葉輪機(jī)械的各種故障,如喘振、失速、葉片斷裂等,與葉輪機(jī)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(chǎng)的數(shù)值模擬已很難滿足葉輪機(jī)械在結(jié)構(gòu)性與可靠性等方面的要求。因此,需要對(duì)葉輪機(jī)械內(nèi)部的流固耦合(FSI)問(wèn)題進(jìn)行研究。而對(duì)葉輪機(jī)械的內(nèi)流場(chǎng)和葉輪動(dòng)力特性的研究,對(duì)相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行具有一定的指導(dǎo)意義。

2、
　　首先,本文采用CAD軟件PRO/E對(duì)大型離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了整體風(fēng)機(jī)三維流場(chǎng)建模,整體風(fēng)機(jī)流場(chǎng)模型由集流器、葉輪和蝸殼三部分組成,然后在專門(mén)的網(wǎng)格劃分軟件Gambit中對(duì)整體風(fēng)機(jī)三維流場(chǎng)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分并設(shè)置邊界條件。
　　其次,采用標(biāo)準(zhǔn)的湍流模型,在ANSYSWorkbench中以FLUENT軟件為工具,對(duì)離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部的三維湍流流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析與計(jì)算。分析了離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)對(duì)流速及壓力分布的影響,研究了離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)規(guī)

3、律。
　　再次,通過(guò)建立ANSYSWorkbench不同分析項(xiàng)目間的連接,可以將流場(chǎng)分析計(jì)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(duì)葉輪進(jìn)行強(qiáng)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(jìn)行比較,得到葉輪在不同載荷作用下的應(yīng)力及變形,校核葉輪的強(qiáng)度和剛度,避免葉輪的疲勞破壞。
　　最后,通過(guò)對(duì)葉輪進(jìn)行實(shí)際約束狀態(tài)下的模態(tài)分析,得到離心風(fēng)機(jī)葉輪在自由狀態(tài)及有