轴流式压缩机叶片静动态特性分析

发布时间：2020-06-06 11:10

【摘要】： 叶片是压缩机的关键部件之一,其结构设计的合理与否直接影响到整机的性能,而叶片性能的优劣主要体现在其静、动态等特性上。本文以一企业设计的某型号轴流式压缩机叶片为研究对象,采用有限元分析与实验测试相结合的方法,对该叶片的强度、固有频率和振型进行了研究。首先针对叶片结构的高度扭曲性,以及采用常规建模方法不能很好将CAD模型转化为CAE分析模型的问题,提出将叶片各截面型线分成多段,以建立带多条边界曲线的实体模型。采用参数化设计软件SolidWorks建立了叶片的三维实体模型,并通过数据接口将其CAD实体模型精确转换为ANSYS环境下的CAE分析模型。在成功建立叶片有限元分析模型的基础上,采用ANSYS软件分别计算了不同工作载荷、不同约束情况下叶片的静态特性,得到其应力与变形的分布规律。研究结果表明叶片的高应力主要由离心力产生,高应力区主要集中在叶根榫槽处,而气流力则主要引起叶片的大变形,出现在叶顶部位。将叶根约束部位力的作用点内移,能有效改善实际运行中叶根榫槽边缘经常出现裂纹的情况。考虑到叶片动态特性研究的必要性,又对此类型叶片进行了固有频率、振型等特性的计算。前4阶振型依次表现为1阶弯曲、2阶弯曲、1阶扭转和弯扭联合。由计算得到的动频值绘制出了Campbell图,分析发现叶片在工作转速下存在两个共振点,必须对其进行调频。约束类型无论对其静频值还是动频值都影响不大。最后采用频谱分析法测量了一级叶片的静频,实验测试值与数值计算值吻合良好,验证了有限元计算的准确性。此外,从测试的同一级叶片静频值来看,少部分叶片分散度超出标准,因此应提高加工精度和测频修频的准确性。
【图文】：

实物模型,叶片,三维实体造型

少细节问题。3.2在三维实体造型软件下建立叶片实体模型的方法轴流式压缩机叶片是一种特殊的曲面零件，如图3一l所示，由于叶片叶身形状的高度扭曲，用普通的画法几何方法不能很好地表达叶片的特征，所以通常叶片的产品图是用叶身高度方向的一系列平行截面来表示，即叶身轮廓由若干截面拟合而成，而每个截面则又由若干离散型值点来拟合，叶根则用普通的几何方法表示‘’7一38’。这类零件的几何造型是三维建模中的重点和难点。图3一1叶片实物模型Fig.3一 1Themodelofblade由于ANSYS的实体建模功能比一般的三维实体造型软件的实体造型功能差很多，为了建模的速度和质量，，在进行有限元分析时一般采用三维实体造型软件建立分析对象的几何模型，然后将其转化到ANSYS系统中作为有限元分析的几何模型

叶片模,建模方法,问题,样条曲线

最终能产生两条边界线。该方法能够有效解决边线问题，但是创建这些点工作量较大，因此本文在处理时，将原来的样条曲线分割成三段，即将拐点附近的若干个型值点单独作为一个文本文件插入到截面中，如图3一3伪)所示，再用“切线弧”封闭另一端，从而使各截面型线包含了4条边界曲线，而且左右两段均匀对称，且不对原来的流场要求基本没有改变，为后续优良的网格创建提供基础。(a)分割为两段伪)分割为三段(a)n刀 0parts(b)threeparts图3一3叶型截面样条曲线的预处理Fig.3一 3SPlinesPretreatinentofeross一sections
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH453

【引证文献】