轴流式压缩机叶片动态特性分析及其减振结构研究

发布时间：2020-08-22 07:13

【摘要】： 叶片是轴流式压缩机中最重要的零件之一,压缩机运行时,叶片的动静态特性直接关系着整机的运行安全。本文以某企业设计、制造的某型号轴流式压缩机的一级动叶为研究对象,采用有限元分析法对其静力学、动力学特性进行了分析、研究,根据分析结果对叶片的几何结构进行了改进。针对叶片有限元建模过程中的几何模型建立、几何模型导入、网格划分等问题进行了研究,给出了一套行之有效的叶片有限元模型建立方法。该方法解决了由CAD模型导入有限元分析软件时的数据丢失问题,网格划分方法保证了高质量网格模型的建立。对叶片的约束方式进行了研究,确定了更加合理的约束方式。计算了叶片在不同工作载荷下的静态特性,得到了其应力分布和变形规律。结果表明叶片高应力区域位于榫齿及其圆弧过渡处,并且发现在这些位置存在严重的应力集中情况。通过模态分析、瞬态动力学的方法,分析了叶片的动频、动应力。动应力不但变化剧烈而且应力峰值较大,四个榫齿承受的动应力并不相等。本文研究的叶片的断裂位置与静力分析所求出的最大应力位置吻合,因此设法减小该位置的应力集中情况对于提高叶片的强度很关键。提出了两种结构修改方案,并对修改后的叶片进行了有限元静力学分析,对比了在关注位置的应力集中情况,结果表明,两种方案对榫齿及其圆弧过渡处的应力集中均有改善作用,第二种方案可以大幅降低应力集中。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH453
【图文】：

轴流式压缩机

流式压缩机和轴流离心组合式压缩机。轴流式压缩机是依靠高速旋转的叶片将气体从轴向吸入，气体获得速度后排入导叶，再经扩压后沿轴向排出的一种速度型压缩机，如图1一1所示，其阻力损失小，流量大，效率高，因而广泛应用于石化、冶金等行业。通常压缩机机组由若千单级构成，每一单级则由动叶片安置在轮盘或转轴上构成的转子和机壳与固定其上的导流器构成的定子组成，工作时，气体由进气管通过进口导流器，以一定速度进入第一级，受到转子的动力作用，获得能量而提高了压力，连续进入各级依次压缩，压力逐步提高后，经出口导流器由排气管送出。轴流式压缩机广泛用于燃气轮机，除此还用于高炉鼓风、空气分离、天然气液化和重油催化等装置中压送空气和其他气体。图1一1轴流

叶片结构,叶根,叶型,叶片

3.1.1叶片的结构轴流压缩机的叶片由两部分构成:叶片的型线(叶型)部分和叶根部分‘30]，其具体结构如图3一1所示。叶型部分叶根部分图3一1叶片结构Fig.3一 1strUctoreofblade

示意图,文件,曲线,示意图

本文先将所有数据按一定的格式顺序写入文本文件内，每个点的x，y，z坐标值各占一列，中间用多个空格隔开，数据的先后顺序按叶型的拓扑结构排列，本文采用的数据文件的格式如图3一3所示;然后，为了分割曲线，找出x坐标值中的最小值，这就是曲线的分割点，为了保证两条样条曲线在分割点的衔接，将分割点重写一遍，分别属于第一条曲线的末点和第二条曲线的起始点。Pro/e软件提供了由文件直接读取数据并生成样条曲线的命令，但对文本文件的格式有特殊要求，即文本文件的后缀必须是.ibl，所以必须以*.ibl为Pro/e软件的曲线文件格式。本文先创建一般形式的文本文件，然后将其改为*.ibl格式

【引证文献】