大流量离心压缩机首级叶轮流固耦合数值模拟

发布时间：2021-11-08 08:30

　　叶轮机械是工业生产部门应用最为广泛的一类机械设备,其在航空、航天、石油、化工、能源、电力及国防等领域中发挥着无可替代的作用。随着科学技术的发展,叶轮机械正朝着高速、重载和自动化方向发展,这对叶轮机械在速度、容量、效率和安全可靠性等方面提出了越来越高的要求。当前对单一物理场的数值模拟已经很难满足叶轮机械的结构性能与可靠性等方面的要求。因此,叶轮机械的流固耦合（FSI）问题是流体机械领域中前沿热门的课题。大型离心压缩机是叶轮机械的重要组成部分,它是衡量一个国家重大装备制造业发展水平的标志性设备之一。鉴于大流量压缩机三元叶轮的结构特点,目前针对大流量离心压缩机叶轮的有限元分析已经越来越受到重视。本文以国内某大流量离心压缩机首级闭式叶轮为研究对象,运用大型有限元分析软件ANSYS的ANSYS Workbench Environment（AWE）多物理场协同CAE仿真环境进行了压缩机叶轮的流固耦合（FSI）问题的数值模拟与分析,同时也进行了模态分析。分析结果表明：本文压缩机叶片前缘区域受力变形最大、振动时振幅最大,进而发生局部共振的可能性最大。因此,在非定常气动力载荷以及其它激振力的长期作用下,... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

叶轮机械流固祸合流程图

和网格划分往往是数值模拟过程中花费时间最多的环节，而网到数值模拟的精度和效率。特别对于叶轮机械这类复杂模型，高质量、高计算效率的有限元模型是极其重要的一个步骤。因、DesignModeler与BladeGen三个软件完成叶轮实体模型的创理划分出叶轮的网格模型，完成了流场单通道网格和有限元模何模型的创建11.0的AWE平台提供了与CAD软件及设计流程之间的无与伦比EA对设计流程最大限度的作用。AWE的程序接口，可与CA型进行双向连接，具有更高的CAD几何导入成功率。当CAD模过的载荷和约束重新定义。AWE与CAD系统的双向相关性还数管理可以方便地控制CAD模型的参数，从而提高设计效率。对多个设计方案进行分析，自动修改每一设计方案的几何模型

大连理工大学硕士学位论文较流行的三维建模工具有Pro尼、Solidworks、UG与CATIA等。本软件中完成叶轮初始几何模型的建立，然后通过AWE中的与CAD软模型导入ANsYS的DesignModeler与BladeGen两个软件中进行叶轮以完成CFX的叶轮气动模型与Designsimulatinn有限元分析模型的创何模型的建立过程是在AWE与Solidworks软件之间进行双向数据传也就不存在复杂模型从CAD软件导入ANSYS标准平台时需要保存IGEs，Acls等文件格式)可能会产生的模型的线条断裂或曲面变形等idworks软件中叶轮几何模型，叶片为前倾后弯式叶片，叶片前缘与图中大尺寸的轮盘与轮盖的优化形状可以很好地提高叶轮的结构强度

【参考文献】：
期刊论文
[1]汽轮机末级叶片流固耦合数值模拟[J]. 弓三伟,邹正平,杨振亚,刘火星.  热能动力工程. 2009(01)
[2]大型离心压缩机叶轮叶片疲劳可靠性分析[J]. 吴承伟,关振群,郭杏林,程耿东,王学军,戴继双,张勇,杨树华.  装备制造技术. 2008(08)
[3]二维弹性结构入水冲击过程中的流固耦合效应[J]. 卢炽华,何友声.  力学学报. 2000(02)
[4]传输管道流固耦合振动的模态分析[J]. 焦宗夏,华清,于凯.  航空学报. 1999(04)
[5]流固耦合力学概述[J]. 邢景棠,周盛,崔尔杰.  力学进展. 1997(01)
[6]线性流固耦合动力分析程序FSIAP92简介[J]. 邢京堂.  航空学报. 1992(09)
[7]考虑自由面线性波的流-固耦合动力分析的两个变分公式[J]. 邢京堂.  航空学报. 1988(11)
[8]基于弹性动力学变分原理的模态综合法研究[J]. 邢京堂,郑兆昌.  固体力学学报. 1983(02)
[9]平板在流体作用下的振动[J]. 郑哲敏.  力学学报. 1958(01)

博士论文
[1]混流式水轮机转轮动力特性分析及综合优化设计[D]. 王少波.机械科学研究院 2003

硕士论文
[1]压气机转子叶片流固耦合计算及软件集成研究[D]. 曾强.南京航空航天大学 2006



本文编号：3483371