基于流固耦合的闭式离心叶轮结构强度分析

分别采用CFX计算出三种工况下叶轮的气动压力分布,利用ANSYS计算出只受离心力载荷作用时的叶轮应力和变形。通过单向耦合得到两种载荷共同作用时的应力、变形结果,最后对叶轮进行了强度校核。结果表明,最大等效应力发生在叶片前缘与轮盖交接处,最大变形发生在叶轮出口处。叶轮的应力主要受离心力载荷的影响,而受气动载荷的影响较小。随着流量增加,最大等效应力和最大变形量随之减小。强度校核表明叶轮满足要求。文中为叶轮的流固耦合的强度计算提供了一种参考,从仿真角度揭示了叶轮的应力分布,为理论分析提供了佐证。     

高压除鳞泵叶轮破裂原因探究

叶轮是影响高压除鳞泵水力性能及运行可靠性的核心部件,为了探究叶轮在恶劣工况下运行时破裂原因,对叶轮材料进行了光谱分析及材料力学性能试验,并通过流固耦合方式对叶轮在旋转离心力、过盈配合残余应力及流道流体压力等多种耦合载荷作用下的结构强度分析和模态分析.结果表明,叶轮材料成分及力学性能无明显异常,不是导致叶轮破裂的主要原因...     

基于稳定工作点的变矩器叶轮强度有限元分析

为解决车辆液力变矩器在实际使用工况下的叶轮强度问题,建立了液力变矩器叶轮强度有限元分析模型。考虑变矩器的使用工况,首先对其进行了与发动机的匹配计算,确定了实际使用中的稳定工作点。在多个稳定工作点上对叶轮施加流体载荷和旋转离心载荷,通过有限元计算得到了叶轮应力分布和变形量随使用工况的变化趋势。将叶轮作为循环对称结构,通过定义循环周期边界连接的数据约束方程,在一个基础循环结构体上完成对整个叶轮强度的分析,为变矩器叶轮强度分析提供了一种有效的方法。     

基于Workbench混凝土搅拌车叶片应力分析

传统方法计算混凝土搅拌运输车搅拌叶片所受应力时,通常将搅拌功率转化为对叶片的均布载荷,但由于搅拌过程中叶片与混凝土之间的作用力并不是均匀分布的,从而使计算结果产生较大的误差。为了准确得到流体载荷对搅拌叶片的影响,研究采用流固耦合分析方法,应用CFX与Ansys Workbench对搅拌叶片进行数值模拟分析,得到搅拌叶片在搅拌与出料过程中所受的应力,并与传统应力分析结果进行对比。分析结果表明:搅拌叶片根部应力值最大,叶片端部位移最大,这为叶片的强度校核提供了可靠依据。     

基于Workbench整体叶轮流固耦合强度分析

作为许多动力机械的核心部件的叶轮,其强度及可靠性的问题日渐突出。叶轮工作时,流体力和高速旋转时的离心力为其主要载荷。基于Workbench软件对整体叶轮的内部流场和工作压力分布进行数值模拟;使用ANSYS CFX进行复杂几何形状叶轮的流体动力分析,得到了整体叶轮的流场和工作压力场及流体载荷在叶轮内部产生的等效应力分布图,并耦合了旋转离心载荷等,研究了在高压工况情况下,叶轮的载荷组成和流固耦合下的叶轮强度。     

前倾直挡板搅拌槽叶轮转速对矿浆浓度的影响

某矿业公司年产百万吨的大型矿浆搅拌槽为研究对象,采用CFD中κ-ε湍流模型和多重参考坐标系法(MRF),对前倾直挡板搅拌槽内的多相流场进行了数值模拟分析,并研究了叶轮转速对搅拌效果的影响。研究结果表明,在搅拌过程中叶轮周围流体会形成两个旋转相反的涡流,促进矿浆整体循环,叶轮周围矿浆搅拌剧烈,叶轮边缘流速最大。在搅拌槽结构尺寸、矿浆浓度等相同的条件下,叶轮转速为(30～35)r/min时矿浆搅拌理想混合区(浓度58%～62%)比例较高,达到最优搅拌效果。     

核主泵高温工况下叶轮结构力学分析

为了验证主泵叶轮在设计工况下的完整性,通过三维软件Pro/E对主泵叶轮进行三维造型,应用计算流体力学软件ANSYS—CFX和Workbench对主泵叶轮进行耦合计算,分析了在轴向力载荷、转矩载荷、离心力载荷、混合载荷以及125%1临ti界同步转速与1.252倍转矩M。载荷工况下叶轮的最大应力强度分布。分析了叶轮应力、应变的分布规律,揭示出转子部件由于变形过大以及强度不足而引发失效事故。计算结果表明,在反应堆一回路额定工况下,在轴向力+离心力载荷工况下,叶轮产生最大应力变形,叶轮叶片最大变形发生在叶片出口尖部,变形量约0.58 nll/l;最大应力位于叶轮体及叶轮外径之间的过渡区,叶片出口区域最大应力值为112.4 MPa。     

基于ANSYS的深海岩心钻机离心泵叶轮流固耦合分析

为获得搭载式深海岩心钻机离心泵叶轮在设计工况下的等效应力及应变分布情况,基于流固耦合原理,运用ANSYS和CFX软件对叶轮结构进行了仿真计算。仿真结果表明:流体压力载荷是影响叶轮应力与应变分布的主要因素;在设计工况下叶轮应力分布不均且存在局部应力集中,应力最大值为26.138 MPa,在所用材料屈服强度许用范围内,结构强度满足要求;叶轮变形在最外边沿处达到最大值0.010 031 mm,小于泵盖和叶轮的间隙4 mm,叶轮结构满足设计要求。     

干粉砂浆储罐用搅拌叶轮设计

基于干粉砂浆搅拌加工机理,研究了搅拌和出料螺旋线模型。考虑到搅拌均匀、耐磨损和出料流畅的需求,采用圆柱螺旋线和分段螺旋升角形式,设计出叶轮参数和结构。搅拌叶轮由搅拌轴、搅拌臂、搅拌叶片等组成,采用桨叶式设计。在合理选择材料的基础上,结合三维模型,借助流体力学方法计算了叶轮所受载荷,根据强度理论校验了搅拌轴的静强度,利用Pro/Mechanica有限元工具分析了搅拌臂、搅拌轴的应力场分布,结果证明结构参数合理,强度满足设计要求。     

动车组牵引变流器风机流固耦合数值计算

为了获得动车组牵引变流器冷却风机内流场空气流动特性和风机结构强度。首先,基于不可压缩流体N-S控制方程和Standard k-ε湍流模型,建立了风机的三维计算模型。对模型进行非定常流动数值仿真,分析得出风机内部空气流动特性;其次,提取叶轮叶片、箱体壁面表面压力,将气动载荷作为体载荷施加到风机结构单元上,进行风机结构强度计算,确定出风机叶轮和箱体的最大应力的危险位置。计算表明:风机结构的最大等效应力为29.08MPa,小于结构材料Q235E的抗拉屈服极限。计算数据可为风机结构的优化设计提供理论依据。     

半开式离心压缩机叶轮叶片单向流固耦合分析

采用非结构化网格有限体积法和有限元方法,进行了不同工况半开式离心叶轮叶片单向气动与强度流固耦合分析。根据计算结果,分析了设计工况下叶片分别在气动载荷、离心惯性力载荷和耦合前两种载荷下的变形、应力分布。并对比分析了不同工况下气动载荷和耦合气动载荷和离心惯性力载荷情况下叶片的最大总变形和最大应力。得出了3种载荷情况下半开式离心叶轮叶片变形和应力的分布特征,探讨了工况变化对叶片的最大总变形和最大应力的影响。     

透平膨胀机叶轮耦合应力的强度有限元分析

根据透平膨胀机的工作原理,基于有限元分析理论,对透平膨胀机的主要部件叶轮进行了结构、温差和气动力耦合作用的强度分析,采用三维实体建模的方法,以叶轮的实际工况为输入条件,通过ANSYS有限元分析软件计算得到了离心力、温差应力和气动力共同作用下的叶轮应力应变分布状况,并对叶轮的安全性进行了校核分析。计算结果表明,气动力载荷使得离心力、温差应力作用时产生的应力应变有减小的趋势。所以,同时考虑离心力、温差应力及气动力耦合作用的叶轮应力应变值更符合叶轮的实际情况。     

基于ANSYS的YOXD650液力耦合器泵轮的强度分析

利用ANSYS软件对YOXD650型液力耦合器的泵轮进行有限元分析,研究其在液体离心力作用下,液体对泵轮的作用力情况,计算得出其最大应力远小于许用应力,为耦合器泵轮的设计提供了参考.     

Numerical and experimental investigations on the hydrodynamic radial force of single-channel pumps

In order to clarify the generation mechanism and characteristics of hydrodynamic radial force in single-channel pumps, the transient flow in three single-channel pumps was analyzed by computational fluid dynamics (CFD). The three pumps had the identical impeller but with a spiral volute (model 1), a circular volute (model 2), and a torus (model 3). Experiments on pump performance were performed and high frequency pressure sensors were mounted in the spiral volute to measure pressure distribution in the volute of model 1. It indicates that the numerical results are approximately consistent with the experimental results. The radial force is mainly caused by the pressure acting on the blade. The impeller radial force in model 1 was the largest while the model 3 was the smallest, as it is not affected by rotor stator interaction, and rotor stator interaction plays a vital role in the shock load of pumps. The radial forces of different rotational speed were analyzed and indicated that Reynolds number has little influence on the radial force coefficient C_F. The dominant frequency of the radial force on the impeller is the rotational frequency of impeller for all rotational speeds. Moreover, the amplitude of the radial force fluctuations increased with increasing flow rate in model 2, but the change was not obvious with the increasing of flow rate in model 3, while at lower flow rate the largest amplitude of the radial force fluctuations was presented in models 1.     

大型离心鼓风机叶轮强度分析与结构改进

对某大型离心鼓风机叶轮结构强度在改进前后进行了有限元分析.结果表明:通过优化叶轮叶片在轮盘上的倾斜角度,大幅降低了叶轮内的最大变形量和最大离心应力,满足了叶轮材料刚度和强度要求,使叶轮安全性得到了提高.     

离心泵作透平最佳工况点下的瞬态流动特性分析

为揭示离心泵作透平在最佳工况点下主要过流部件的瞬态流动特性,采用修正的PANS模型对一台比转速为90的离心泵作透平的瞬态流动特性进行数值模拟,通过试验验证数值计算的准确性;根据叶片的进、出口速度三角形计算理论最佳工况点,并对最佳工况下叶栅内部的流动规律进行预测;对蜗壳、叶轮在最佳工况点下的内部瞬态流动特性进行分析。结果表明,叶轮理论进、出口最佳工况点分别为55 m³/h、108 m³/h,实际最佳工况点为80 m³/h;叶片与蜗壳隔舌的动静干涉会促进隔舌前缘旋涡的脱落,当叶轮前缘与隔舌前缘平齐时,蜗壳内压力脉动强度最低;叶栅内旋涡的脱落频率约为2f_n,涡量的演变主要由其输运方程中的拉伸项及科氏力项共同主导;吸力面附近涡量的演变对叶轮前、中部流道内的压力脉动影响较大,而叶片尾缘涡量的演变对叶轮出口处的压力脉动影响较大。研究结果可为提高离心泵作透平在余能回收系统中的运行稳定性提供参考。     

水环真空泵临界转速的计算和有限元分析

针对于水环真空泵转轴系统的临界转速问题,在综合传统算法的基础上,提出了一种新的有效的计算方法。该计算途径首先将阶梯轴通过当量直径来等效转换为等径轴,计算出其临界转速。同时将叶轮等效为均布载荷,利用叠加原理计算挠度,可计算出只有叶轮载荷下(不计轴重)的临界转速。最后运用邓克尔莱方程可计算出转轴系统的临界转速。同时运用ANSYS Workbench软件对转动机构进行模态分析,分析结果显示计算结果正确。该计算方法能很好地求解工程中阶梯轴转子系统的临界转速,特别是对于叶轮转子轴向长度较长而不宜采用集中载荷的实际情况。     

叶片梯度角对压气机叶轮固有频率的影响规律

增压器叶轮固有频率分布对其可靠性寿命起至关重要的作用.为获取压气机叶轮几何尺寸对叶轮固有频率的影响规律,提出了与叶片厚度和叶片悬臂长度相关的叶片梯度角概念,采用Con-cepts NREC软件进行叶轮系列化设计,结合ANSYS有限元分析软件进行叶轮固有频率及强度模拟计算,并通过叶轮模态测试系统进行了8个代表性尺寸的铣削...     

大型500 kV变压器主密封法兰系统受力分析

利用有限元分析软件ABAQUS对油浸式变压器的主密封界面的螺栓、垫片、法兰系统进行建模,分析预紧状态下法兰螺栓受力及变形情况,探讨接触应力随橡胶垫片压缩率、流体压力、橡胶垫片硬度的变化规律。结果表明:在螺栓预紧载荷作用下,法兰偏转使螺栓受力不均,箱沿连接处为法兰最易损坏位置,可在箱沿与箱体处加额外刚性固定来增加强度;随着压缩率与流体压力的增大,橡胶垫片的接触应力和von Mises应力均增大;橡胶垫片硬度越大,相同流体压力下的接触应力和von Mises应力也越大,因此当密封界面承受较大流体压力时,应选用硬度大的橡胶垫片。