離心壓縮機(jī)半開式葉輪阻尼及動(dòng)應(yīng)力計(jì)算研究.pdf

1、離心壓縮機(jī)是冶金、化工、電力、石油等部門的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，應(yīng)用十分廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，離心壓縮機(jī)的性能也逐步提升。高性能不僅使得靜載荷增大，還會(huì)導(dǎo)致離心壓縮機(jī)的振動(dòng)，甚至高周疲勞破壞。尤其是離心壓縮機(jī)的葉輪，高周疲勞是其破壞的主要原因之一。葉輪的破壞不僅僅會(huì)對機(jī)組造成破壞，更會(huì)導(dǎo)致機(jī)組無法正常運(yùn)行，維修以及停機(jī)所造成的損失是巨大的。
　　葉輪是離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的核心部件。在機(jī)組正常運(yùn)行中，葉輪通常承受包括離心力、氣流力等復(fù)雜的載

2、荷作用，載荷引起的動(dòng)應(yīng)力過高將會(huì)導(dǎo)致葉輪的高周疲勞破壞。因此，動(dòng)應(yīng)力計(jì)算是葉輪設(shè)計(jì)和破壞分析中的重要環(huán)節(jié)。準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力，需要同時(shí)考慮載荷以及結(jié)構(gòu)的阻尼特性。
　　本文針對某事故離心壓縮機(jī)半開式葉輪，計(jì)算了該葉輪在氣動(dòng)載荷下的動(dòng)應(yīng)力。葉輪表面氣動(dòng)載荷由瞬態(tài)CFD(Computational Fluid Dynamics)計(jì)算獲得，由FFT(FastFourier Transformation)變換得到的載荷頻域結(jié)果表明，葉片表

3、面承受多個(gè)不同頻率激振力的影響。離心壓縮機(jī)葉輪的阻尼主要包括材料阻尼和氣動(dòng)阻尼。本文基于實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)公式，研究了葉輪的材料阻尼比與動(dòng)應(yīng)力以及振幅的關(guān)系。氣動(dòng)阻尼方面，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較有限，本文通過數(shù)值計(jì)算方法，得到了半開式離心葉輪不同振幅、不同模態(tài)以及不同工況下的氣動(dòng)阻尼比，分析了各因素對氣動(dòng)阻尼比的影響。以此為基礎(chǔ)，考慮材料阻尼和氣動(dòng)阻尼，給出葉輪總阻尼的非線性模型。本文通過一種等效靜力分析方法，利用單向流固耦合計(jì)算了不同入口氣體