涡轮增压器主要零部件的模态计算及压气机CFD分析

发布时间：2017-04-07 12:18

  本文关键词：涡轮增压器主要零部件的模态计算及压气机CFD分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文是基于云南省中小企业创新基金项目“提高四缸柴油机增压器综合性能的研究及其产业化”而展开的。首先运用I-DEAS软件和国内先进设备三维实体扫描仪分别建立了YJP65型增压器压气机壳、涡轮壳和压气机长、短叶片、涡轮叶片的实体模型。 计算了该型号增压器的主要工作部件压气机叶片和涡轮叶片的前十阶模态,得到了各阶固有频率及相应的振型,并找到了叶片可能发生断裂或裂纹的位置。考虑到增压器转子转速相当高,本文还计算了受离心力影响的叶片的动频,计算结果表明,动频与静频值相差不大,可以用叶片的静频来代替动频。对比增压器的工作转速和叶轮与涡轮叶片旋转通过频率,找出了叶片共振的频率,并提出了相应的调频措施,从而为控制增压器叶片的振动提供了理论依据。 本文还建立了压气机内的流场通道,运用大型CFD软件FLUENT,对压气机内的流场进行了三维、粘性、定常模拟,讨论了整个压气机内的速度场以及压力场分布,和经验值相比较,模拟结果比较理想。为增压器主要零部件的设计及解决叶片的振动问题打下了基础。
【关键词】：涡轮增压器 叶片 模态 流场
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 涡轮增压器叶片模态及压气机内流场分析的背景和意义8-10
• 1.2 本课题研究的现状10-12
• 1.2.1 增压器主要零部件模态分析的现状10-12
• 1.2.2 离心式压气机内流场研究的现状12
• 1.3 本文的主要工作12-13
• 第二章 涡轮增压器叶片模态分析13-32
• 2.1 有限元方法概述13-15
• 2.2 I-DEAS软件介绍15
• 2.3 叶片模态分析的基本理论15-21
• 2.3.1 零速状态叶片的有限元振动方程15-17
• 2.3.2 考虑离心惯性力影响的涡轮叶片振动方程17-20
• 2.3.3 离心惯性力对叶片模态特性的影响20
• 2.3.4 考虑预应力和旋转软化20-21
• 2.4 三维有限元模型的建立21-26
• 2.4.1 实体模型的建立21-23
• 2.4.2 有限元网格划分23-24
• 2.4.3 材料特性24-25
• 2.4.4 边界条件25
• 2.4.5 载荷25-26
• 2.5 计算结果及分析26-31
• 2.5.1 压气机长、短叶片的静频模态分析26-27
• 2.5.2 压气机长、短叶片的动频模态分析27-28
• 2.5.3 压气机长、短叶片的共振特性分析28
• 2.5.4 涡轮叶片的静频模态分析28-29
• 2.5.5 涡轮叶片的动频模态分析29-30
• 2.5.6 涡轮叶片的振动特性分析30
• 2.5.7 涡轮叶片的调频30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 压气机内流场计算的物理模型和数值计算方法32-41
• 3.1 Fluent软件概述32-34
• 3.2 流动问题的微分控制方程34
• 3.3 湍流模型34-35
• 3.4 计算模型35-37
• 3.5 定解条件37-38
• 3.6 基本算法和离散格式38-40
• 3.7 本章小结40-41
• 第四章 压气机数值模拟及流场分析41-55
• 4.1 前处理41-47
• 4.1.1 数值模拟中的几何建模术41
• 4.1.2 实体模型的建立41-42
• 4.1.3 网格的选择42-45
• 4.1.4 边界条件和相关设置45-47
• 4.2 计算结果和分析47-53
• 4.2.1 速度计算结果及分析47-50
• 4.2.2 压力场的计算与分析50-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第五章 结论与展望55-57
• 5.1 结论55-56
• 5.2 未来工作的展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-60
• 附录A 学习期间参与项目和论文发表60

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 杨建;基于ANSYS的离心压气机叶轮振动特性分析[D];大连理工大学;2011年

2 范苏月;气动设计对压气机叶轮可靠性影响的研究[D];大连理工大学;2010年

3 袁海峰;叶轮叶片振动模态分析与实验研究[D];武汉理工大学;2010年

4 郭建贵;涡轮增压器叶轮断裂失效分析及有限元数值计算[D];大连海事大学;2012年

5 赵亚平;吹吸机设计分析研究[D];苏州大学;2012年

6 李文飞;电动四轮割草机设计与研究[D];苏州大学;2012年

7 鲍苏宁;废气涡轮增压器压气机气动噪声数值仿真与试验研究[D];江苏科技大学;2012年

8 王娇;叶片固有特性和振动响应分析方法研究[D];东北大学;2010年

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本文编号：290435