轴流风机叶轮的有限元分析

发布时间：2017-07-29 06:06

  本文关键词：轴流风机叶轮的有限元分析

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【摘要】：当前,在常用工业风机类型里,轴流风机在众多生产领域里是被使用十分普遍的一类,具有结构比较简单、工作效率较高、运转比较可靠、噪音比较低、制做成本较低廉等优点。轴流风机重要零部件是叶轮,从整台风机性能方面来说,其正常工作状态下的安全性和稳定性,主要是由叶轮运行情况来决定的。所以,在轴流风机设计过程中,叶轮结构通过强度计算方法加以验证,可大大增强整机工作的安全可靠程度,具有可操作的实际意义。在轴流风机设计过程中,有限元技术被愈来愈多的研究者和设计者所使用,用来完成叶轮强度计算分析,确保设计风机的安全与可靠性,这一切都离不开计算机科技与数值算法的极大进步,为提高新风机性能提供了保障。本文中,利用有限元技术探寻一条路径,通过对叶轮进行强度计算分析,达到优化设计方法及减少制造成本的目标。设计轴流风机结构过程中,以相似理论作为理论基础,静强度分析则通过传统法、有限元法两种方法来完成。叶轮设计过程中,出现最大应力值超过所选材质屈服强度问题,通过对其结构优化以及静、动强度分析来加以解决。最终分析结果：选材QSTE420T,屈服强度420 MPa,叶轮优化后最大应力178.0MPa,远小于所用材料屈服强度(安全系数2.36),安全性高。为保证风机运行安全性,通过模态分析方法,计算得出叶轮固有频率和相对应的转速,并与其工作转速相比较,从而说明叶轮运转过程中不产生共振。本文中,为设计出符合要求轴流风机叶轮,进行了三维建模、强度分析、结构优化等设计工作,使用了SolidWorks软件和COSMOSWorks插件。本文的探讨对提升目前轴流风机叶轮设计能力,具有实际意义；对提高轴流风机运行的安全性、可靠性,具有实际意义。
【关键词】：轴流风机 叶轮 有限元分析 模态分析 相似设计
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH432.1
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景8-11
• 1.1.1 行业现状8-10
• 1.1.2 课题研究的必要性10-11
• 1.2 研究现状及发展趋势11-13
• 1.2.1 叶轮强度的计算方法11-12
• 1.2.2 叶轮强度FEM分析的研究现状12-13
• 1.2.3 FEM技术发展趋势13
• 1.3 课题研究的意义及内容13-14
• 1.3.1 课题研究的意义13-14
• 1.3.2 本论文研究的主要内容14
• 1.4 本章小结14-16
• 第2章 轴流风机基本理论及叶轮设计16-32
• 2.1 轴流风机的基本理论16-25
• 2.1.1 轴流风机简介16
• 2.1.2 叶轮结构的设计方法16-18
• 2.1.3 轴流风机的相似理论18-25
• 2.2 叶轮结构尺寸的设计25-26
• 2.3 叶轮的生产工艺26-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 轴流风机叶轮三维建模及其强度分析32-48
• 3.1 有限元概述32-35
• 3.1.1 有限元法及其应用32
• 3.1.2 有限元软件及其应用32-35
• 3.2 叶轮的静强度分析35-45
• 3.2.1 叶轮强度的传统方法计算36-39
• 3.2.2 叶轮强度的有限元分析39-45
• 3.3 网格细化有限元分析45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 叶轮结构优化的有限元分析48-60
• 4.1 叶轮优化后静强度有限元分析48-53
• 4.1.1 优化叶轮的有限元模型48-50
• 4.1.2 划分网格50-51
• 4.1.3 优化叶轮的有限元分析51-53
• 4.2 叶轮优化前、后的对比53-55
• 4.2.1 模型对比53
• 4.2.2 静强度分析结果对比53-55
• 4.3 优化叶轮的模态分析55-58
• 4.3.1 模态分析概述55-56
• 4.3.2 优化叶轮的模态分析56-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第5章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60
• 5.2 展望60-62
• 参考文献62-64
• 致谢64-65
• 在学期间主要科研成果65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 杨晔晖;;离心鼓风机开式叶轮的强度分析与改造[J];风机技术;2008年05期

2 谭蔚,王泽军,朱企新;有限元方法在离心机转鼓强度分析中的应用[J];化工机械;2002年02期

3 徐兴;李继红;王景美;;离心叶轮的轴对称有限元分析[J];机械强度;1989年02期

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本文编号：587719