带分流叶片的离心压气机叶轮内部流场分析及强度计算

发布时间：2017-04-20 22:09

  本文关键词：带分流叶片的离心压气机叶轮内部流场分析及强度计算，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：21世纪以来,能源和环境问题已经逐渐成为世人关注的焦点,由于增压技术能够有效地节约能源、减少环境污染,因此得以广泛应用。压气机是增压系统核心元件之一,其工作性能的好坏将对增压效果产生重要影响。目前,利用计算流体力学软件对离心压气机内部流动进行数值模拟和运用有限元法对叶轮强度进行分析,是确保压气机能高效、安全工作的有效手段之一。本文以某型号涡轮增压器用离心压气机为研究对象。首先,运用计算流体力学软件ANSYS CFX对带分流叶片的离心压气机内部流动进行数值模拟,并将结果与不带分流叶片的压气机内部流动进行对比分析,通过比较得知带分流叶片的压气机内部流动更加稳定,且分流叶片在一定程度上能够改善压气机的工作性能;然后,讨论了不同长度分流叶片对压气机性能的影响,从而得到比较适合本文所研究压气机的分流叶片长度;之后,利用Static Structural(ANSYS)模块对离心压气机叶片、叶轮进行单向流固耦合分析,得到了设计转速工况下不同载荷作用时叶片及叶轮的应力和变形图,确定了最大等效应力和最大变形出现位置以及主要应力集中部位;最后,计算了不同转速工况下带分流叶片叶轮的最大等效应力,并根据计算结果绘制了转速-最大等效应力曲线,从而得到了该叶轮的低周疲劳临界转速和极限转速。通过本文的研究,初步了解了带分流叶片的离心压气机内部流动情况,校核了叶轮结构强度的安全可靠性,模拟计算结果也可为今后进一步改善叶轮结构、提高压气机使用寿命提供重要参考。
【关键词】：离心压气机 分流叶片 内部流动 叶轮强度 流固耦合
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH452
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究状况10-12
• 1.2.1 带分流叶片的压气机叶轮内部流场研究进展10-11
• 1.2.2 叶轮强度方面研究进展11-12
• 1.3 课题研究平台ANSYS Workbench简介12-14
• 1.4 本课题主要研究内容14-15
• 本章小结15-16
• 第二章 增压器相关理论知识16-25
• 2.1 基本增压方式及工作原理16-17
• 2.2 增压技术主要发展趋势17-18
• 2.3 压气机基本概述18-24
• 2.3.1 离心压气机基本结构19-22
• 2.3.2 离心压气机的主要参数22-24
• 本章小结24-25
• 第三章 流场和强度方面基本理论25-32
• 3.1 计算流体力学(CFD)基本理论25-29
• 3.1.1 CFD基本控制方程25-26
• 3.1.2 湍流模型26-27
• 3.1.3 数值模拟方法和分类27-28
• 3.1.4 CFD商用软件—ANSYS CFX简介28-29
• 3.2 有限元强度分析基本理论29-31
• 3.2.1 有限元法基本概述29-30
• 3.2.2 有限元分析法原理及求解过程30-31
• 3.2.3 Static Structural(ANSYS)模块简介31
• 本章小结31-32
• 第四章 流场模拟计算和分析32-48
• 4.1 几何模型的建立33-34
• 4.2 流场模型的提取和网格的划分34-37
• 4.2.1 流场模型的提取34-35
• 4.2.2 流场模型网格的划分35-37
• 4.3 计算模型相关求解参数的设定37-38
• 4.4 流场模拟计算结果分析38-47
• 4.4.1 模型和计算方法的可靠性验证38
• 4.4.2 带分流叶片压气机内部流场分析38-41
• 4.4.3 不带分流叶片压气机内部流场分析41-43
• 4.4.4 不同长度分流叶片对压气机内部流场的影响43-47
• 本章小结47-48
• 第五章 叶轮强度有限元分析48-67
• 5.1 叶轮材料特性49
• 5.2 叶片强度仿真分析49-57
• 5.2.1 叶片几何模型的提取49-50
• 5.2.2 叶片网格的划分和边界条件的设置50-51
• 5.2.3 叶片强度计算结果分析51-57
• 5.3 叶轮强度仿真分析57-65
• 5.3.1 叶轮网格的划分和边界条件的设置57-58
• 5.3.2 叶轮强度计算结果分析58-65
• 5.4 不同转速工况下带分流叶片叶轮强度的校核65-66
• 本章小结66-67
• 全文总结及工作展望67-69
• 全文总结67-68
• 工作展望68-69
• 参考文献69-71
• 致谢71-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘飞,蔡兆麟;含分流叶片的离心压缩机级的数值分析[J];风机技术;2005年02期

2 关振群;罗阳军;王学军;戴继双;赵红兵;亢战;顾元宪;;离心式叶轮三维参数化形状优化设计方法[J];机械强度;2006年06期

3 马成习;;基于Pro/E的发动机配气凸轮机构建模及其运动仿真[J];小型内燃机与摩托车;2008年06期

4 刘瑞韬,徐忠,孙玉山;含分流叶片的离心压缩机级内三维流场数值分析[J];应用力学学报;2004年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 韩山河;涡轮增压器压气机流场分析与强度振动研究[D];重庆交通大学;2013年

2 倪磊;12V280型柴油机连杆有限元强度分析[D];大连交通大学;2014年

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本文编号：319607