壓縮機葉輪隨機振動建模與分析研究.pdf

1、碩士學位論文壓縮機葉輪隨機振動建模與分析研究StudyonModelingandAnalysisforRandomVibrationofCentrifugalCompressorImpellers學21203021完成日期：20150609大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要葉輪是離心式壓縮機通過旋轉對氣體做功并使氣體壓縮的關鍵組件。氣體反作用于葉輪的壓力是典型的隨機激勵，因此

2、葉輪受隨機氣動荷載作用的響應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計的離心式葉輪隨機振動問題研究，具體內容如下t首先，采用單向弱耦合方法求解非

3、定常氣動荷載作用下葉輪的流固耦合響應，提取數值結果與實驗數據進行了比較，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據交換復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驗且滿足任意給定的數學假定。然后，文章引用求解結構受平穩(wěn)隨機作用動響應的虛擬激勵法，詳細介紹了虛擬激勵法基本原理，推導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

4、在ANSYS上實現的方法及流程。此后，采用第三、四章所述方法，開展了基于動力設計的半開式葉輪隨機問題實例分析。根據葉輪受完全不相干激勵時虛擬激勵法在ANSYS中的應用方法，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；第二步依照動應變測試實驗結果的幅頻曲線確定設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程序對葉輪表面壓力脈動進行功