当前位置:主页 > 科技论文 > 机械论文 >

基于流固耦合的离心通风机叶轮动力特性分析

发布时间:2018-07-17 03:53
【摘要】:离心通风机是工业生产部门使用非常广泛的一类机械设备,在电力、石油、化工等领域发挥着重要作用,其能否安全运行直接关系着各个生产部门的经济效益。叶轮是风机最为关键的部件,它的强度不足或疲劳破坏会造成风机事故。传统的叶轮强度计算方法对叶轮进行了大量的简化,导致计算误差一般较大,这给评估叶轮的安全性带来一定的困难,而采用有限元法可以较好地解决这一问题。 本文以G4-73No.8D离心通风机叶轮为研究对象,考虑风机工作时叶轮变形对流场的影响和三种载荷离心力、重力和气动力对叶轮变形和应力的影响,采用计算流体力学软件CFX对风机流场进行数值模拟、有限元软件ANSYS对叶轮结构场进行数值模拟,并以MFX-ANSYS/CFX为数据耦合平台,应用弱耦合方法对叶轮进行流固耦合数值模拟。模拟结果表明:流固耦合作用对风机流场影响很小,可以忽略不计,但对叶轮的变形和应力大小具有一定影响,其中使叶轮最大总变形量降低2.5%,最大等效应力值提高3.6%。考虑预应力效应使叶轮固有频率提高,但各阶固有频率提高幅度不同,最大提高幅度为2.6%,在叶轮所受的三种载荷中,离心力对固有频率的提高起决定作用,其余两种载荷的影响可以忽略不计。对叶轮的频率余量进行了计算,研究发现叶轮的固有频率部分落入局部共振区域,但由于该区域的变形量和等效应力都较小,且等效应力远小于叶轮材料的疲劳极限,所以不会发生叶轮的疲劳破坏。
[Abstract]:Centrifugal fan is a kind of mechanical equipment widely used in industrial production department. It plays an important role in electric power, petroleum, chemical industry and so on. Its safe operation is directly related to the economic benefit of each production department. Impeller is the most important component of fan. Its insufficient strength or fatigue failure will cause fan accident. The traditional calculation method of impeller strength has made a great deal of simplification of impeller, which leads to a large calculation error, which brings some difficulties to evaluate the safety of impeller, and the finite element method can solve this problem well. In this paper, the impeller of G4-73 No. 8D centrifugal fan is taken as the research object. The influence of the flow field of impeller deformation and three kinds of load centrifugal force, gravity and aerodynamic force on the deformation and stress of impeller are considered. The flow field of the fan is simulated by CFX, and the impeller structure field is simulated by the finite element software ANSYS. Using MFX-ANSYS / CFX as the data coupling platform, the weak coupling method is used to simulate the fluid-solid coupling of the impeller. The simulation results show that the fluid-solid coupling has little effect on the fan flow field and can be ignored, but it has a certain influence on the impeller's deformation and stress, among which the maximum total deformation of the impeller is reduced by 2.5 and the maximum equal effect force value is increased by 3.6. Considering the prestress effect, the inherent frequency of impeller is increased, but the amplitude of natural frequency of each order is different, and the maximum increase amplitude is 2.6. In the three kinds of loads to which the impeller is subjected, the centrifugal force plays a decisive role in the increase of the natural frequency. The effects of the other two loads are negligible. The frequency allowance of impeller is calculated. It is found that the natural frequency of impeller falls into the local resonance region, but the deformation and equivalent stress in this region are small, and the equal effect force is much smaller than the fatigue limit of impeller material. Therefore, there will be no fatigue damage of impeller.
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH432

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 周盛;叶轮机械流固耦合有关模型综述[J];燃气涡轮试验与研究;1995年03期

2 毛军;杨立国;郗艳红;;大型轴流风机叶片的气动弹性数值分析研究[J];机械工程学报;2009年11期

3 王征;吴虎;史亚锋;杨金广;蔡晋;;基于CFD/CSD技术的压气机叶片流固耦合及颤振分析[J];航空动力学报;2011年05期

4 张准,苏清祖,徐焕良;流固耦合管道系统的模态分析和汽蚀监测[J];江苏大学学报(自然科学版);1990年03期

5 唐文勇,张圣坤,陈铁云;复合材料层合板条的流固耦合动力屈曲分析[J];上海交通大学学报;2000年01期

6 张立翔,杨柯,黄文虎;FSI效应对管道水击运动特性的影响分析[J];水电能源科学;2001年04期

7 徐伟,陈淮,王博,徐建国;考虑流固耦合的大型渡槽动力特性计算[J];水利水电技术;2004年04期

8 狄军贞;殷志祥;刘建军;肖利萍;;基于流固耦合的垃圾污染物运移模型及模拟[J];水资源与水工程学报;2008年01期

9 陈彬;刘阁;;液压控制阀的水击振动耦合模型研究[J];化工自动化及仪表;2008年06期

10 梁立孚;刘宗民;郭庆勇;;应用广义拟余能原理研究流固耦合问题(英文)[J];Journal of Marine Science and Application;2009年01期

相关会议论文 前10条

1 张明明;李绍斌;侯安平;周盛;;叶轮机械叶片颤振研究的进展与评述[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年

2 杨金福;陈策;韩东江;;高速旋转机械轴系耦合调频技术的研究[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年

3 刘习军;王大钧;陈予恕;;奇异的高阶自激振动现象分析[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年

4 袁新;金琰;畅国勇;;叶轮机械中流体激振问题的流固耦合研究[A];第八届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2003年

5 闫民;尹建业;孙宝平;方俊;;颗粒流体力学方法(GHM)介绍[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

6 王士召;何国威;张星;;柔性体涡诱导振荡的流固耦合模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

7 王建省;王晓纯;;热流作用的多孔介质突变面梯度分布模型[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年

8 何凡;李晓阳;;动脉壁增厚对脉搏波传播影响的数值研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

9 陶瑜华;黄佑;邹涛;;某型飞机液压系统流固耦合仿真与脉动应力分析[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

10 徐小溪;;输送流体管道弯曲振动研究[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年

相关重要报纸文章 前10条

1 吴珊珊;叶轮机械气动力学研究的创新与发展[N];科技日报;2003年

2 中科院工程热物理研究所 供稿;追忆我国工程热物理学科创始人吴仲华[N];大众科技报;2007年

3 中国工程院院士 倪维斗;一个专业与六位院士[N];光明日报;2001年

4 ;完善制度建设加强团队合作[N];科技日报;2003年

5 ;MSC:解决多学科设计难题[N];中国计算机报;2010年

6 本报记者  马云霄;王仲奇:弯扭叶片发明人[N];黑龙江日报;2006年

7 中国工程热物理学会供稿;推进科学用能成为工程热物理学科核心[N];大众科技报;2008年

8 记者 李大庆;吴仲华奖励基金设立[N];科技日报;2007年

9 高澜庆;叶轮机节能新技术[N];中国矿业报;2000年

10 中船重工集团重庆江增机械有限公司总经理 李程;以科学发展观为指导 开创企业发展新局面[N];经理日报;2009年

相关博士学位论文 前10条

1 金琰;叶轮机械中若干气流激振问题的流固耦合数值研究[D];清华大学;2002年

2 孙士丽;具有自由液面效应的高频流固耦合问题[D];哈尔滨工程大学;2011年

3 李勇;考虑流固耦合效应的整体压裂数值模拟研究[D];西南石油学院;2004年

4 周忠宁;对旋轴流风机流固耦合特性研究及其基于非线性动力学的应用[D];中国矿业大学;2009年

5 卢秀泉;调速型液力偶合器流固耦合与振动特性研究[D];吉林大学;2012年

6 王文全;薄壁结构流固耦合数值模拟及计算方法研究[D];昆明理工大学;2008年

7 王忠;坝库相互作用及抗震技术研究[D];四川大学;2001年

8 周志军;低渗透储层流固耦合渗流理论及应用研究[D];大庆石油学院;2003年

9 李光泉;疏松砂岩油藏流固耦合流动模拟与剩余油分布研究[D];西南石油学院;2004年

10 王正茂;油藏含砂流体渗流机理及流固耦合单井数值模拟研究[D];西南石油学院;2004年

相关硕士学位论文 前10条

1 孙哲;基于流固耦合的离心通风机叶轮动力特性分析[D];华北电力大学;2012年

2 吉小艳;弧形钢闸门主框架动力稳定性的研究[D];西北农林科技大学;2004年

3 吴忆峰;基于传声损失的双层隔声窗结构参数的优化设计与分析[D];汕头大学;2005年

4 刘建红;离心通风机叶轮的有限元分析[D];山东大学;2012年

5 党小建;水轮机导叶流固耦合振动特性计算[D];西安理工大学;2004年

6 王波;撬装式自动混浆系统研究[D];西南石油学院;2004年

7 陆春华;液饱和多孔介质动力响应的弹塑性有限元分析[D];重庆大学;2004年

8 曹明;流固耦合下压力管道动态断裂数值分析[D];浙江大学;2006年

9 王永权;液力偶合器叶轮与流体的流固耦合模拟与分析[D];吉林大学;2009年

10 田杰;岩体渗流的流固耦合问题及其工程应用[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2005年



本文编号:2128887

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/2128887.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户310e9***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com