带裂纹转子在流场中的耦合特性分析

发布时间：2020-05-26 17:11

【摘要】：在核工业领域,很多旋转机械都是非常重要的装备,其核心部件为高速旋转的转子系统,其振动特性对于转子的性能和结构完整性、工作可靠性有着重要影响。因此对高速旋转的壳体结构在裂纹状态下的工作状态的分析,是很有必要的。一些关键设备中的转子部件是在真空中进行高速旋转的,当由于外部破损而泄露空气时会在转子外部形成流场,空气与转子之间的相互作用,即流固耦合问题不可避免。实践证明,流固耦合作用在不同程度上影响着转子系统的动力学表现,尤其是在高转速情况下,其影响很大。本文利用ANSYS有限元软件,以核心部件转子系统为研究对象,建立转子系统模型,根据实际情况进行模态分析,计算临界转速,预测转子与其他部件发生动态干扰的可能性,从而对转子结构进行合理设计,避开共振的发生,并对具有不平衡量的转子进行了瞬态响应分析,观察转子启动时的振动状态,并得出轴承处所受的反力大小。然后基于流固耦合的方法,通过WORKBENCH FLUENT软件将转子与空气进行耦合,计算出空气对转子的作用力并施加到转子上,从而计算出预应力情况下结构的模态频率,并比较在这两种环境下模态频率的变化,从而为进一步的动力特性分析和结构性能改善提供参考数据。对处于空气中带裂纹的转子进行仿真计算,并比较在真空和在空气中两种状况下裂纹处的应力强度大小,为转子的实际工程应用提供了参考依据。
【图文】：

图I-1流固藕合流程图

强度分析变得非常容易和简单，从而建立转子结构强度设计从宏观分析（结构整逡逑体应力分析）到微观分析（关键部位三维裂纹的分析）的演化计算模型【４９＿５（）】。逡逑裂纹自动建模与扩展模拟流程如图２－１所示：逡逑９逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM623

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本文编号：2682159