增压器压气机叶轮振动特性分析

利用I-DEAS软件对某型涡轮增压器的压气机叶轮进行三维建模，通过ANSYS软件对其进行振动特性分析，得出叶轮在不同转速下的模态参数。通过Matlab软件绘制Campbell图，分析叶轮发生共振时的转速，从而为避免产生共振及噪声提供理论依据。     

增压器压气机叶轮低周疲劳强度有限元计算分析

作为涡轮增压器的核心零件，压气机叶轮主要失效模式是低周疲劳破坏。为了获得某新设计压气机叶轮的低周疲劳极限强度，确定叶轮低周疲劳试验转速，应用ANSYS有限元软件，主要考虑离心应力，采用周期循环模型、选用20节点等参单元计算方法、对该叶轮进行了强度计算和分析-得到了该叶轮的应力-转速曲线，为叶轮低周疲劳试验提供了理论依据。     

车用涡轮增压器压气机叶轮强度计算与分析

通过对车用增压器压气机叶轮内应力特点的分析,确定了叶轮强度的计算方法,介绍了利用有限元分析软件对叶轮内部应力进行分析的过程,并就强度分析中的关键步骤和技术难点进行了讨论。通过有限元计算结果分析,找到了车用增压器压气机叶轮应力集中的位置,研究了如何利用几何参数的修改来减小集中应力。计算并讨论了叶片气动载荷和温度场对压气机叶轮应力的影响,建立了车用增压器压气机叶轮强度分析的过程和方法。     

船用增压器系统模态分析及优化

为提升船用增压器系统的可靠性,以零部件的固有模态属性为基础,利用Abaqus软件对现有某6缸中速柴油机的增压器及相关零部件模型进行仿真模态分析,并通过试验对仿真结果进行校验。结果表明:基于仿真的模态分析满足精度要求,增压器系统一阶模态频率为67.36 Hz,低于设计要求的90 Hz,且转速为1150～1300 r/min时,共振倾向明显。根据仿真模态分析结果提出相应的优化解决方案,通过优化增压器支架结构形式,增加整个增压器及相关零部件的支撑刚度。试验结果表明:增压器系统的一阶模态频率提高到90.8 Hz,避免增压器系统在发动机运行区间内发生共振,提升了柴油机整机的运行可靠性,优化方案满足设计要求。     

高压比增压器转子轴承系统振动性能改进

针对我国铁路运用的大功率交流传动内燃机车研发了一款新型增压器,其压比和流量较现有产品大幅提高;由于压气机叶轮线速度和转子质量提高,现有的叶轮与主轴的连接方式不能满足新研发增压器的要求,研发了一种新型的压气机叶轮与主轴连接方式,并设计了新型轴承。对改进前后的转子轴承系统进行了临界转速、稳定性、瞬态响应和转子轴心轨迹分析,并进行试验测试,验证了新转子轴承系统完全达到要求。目前,改进转子结构后的增压器已经完成了平台型式试验、装车运用考核试验,实现批产。     

离心压气机叶轮边缘断裂有限元分析

针对涡轮增压器离心压气机叶轮轮盘边缘断裂故障,建立压气机三维模型,进行有限元强度分析和有限元模态分析,得到压气机叶轮的应力分布、固有频率和模态,并绘制了叶轮振动的Campbell图。有限元计算结果分析表明:材料强度不是造成叶轮轮盘边缘断裂的原因,叶轮在61 550r/min转速附近工作会和叶片旋转产生的气动激振力发生共振,导致叶轮轮盘边缘断裂。对叶轮几何参数进行了优化,优化后叶轮轮盘边缘断裂故障得到了解决。     

车用涡轮增压器涡轮叶轮减重结构优化

以车用增压器JP60涡轮叶轮为研究对象,基于最优化设计的原理,在不改变叶型及流道并保证涡轮叶轮结构强度的基础上,利用ANSYS优化设计模块及APDL语言编制用户程序,以涡轮叶轮重量最小为目标对增压器涡轮叶轮进行了减重结构优化.在此基础上考虑涡轮叶轮铸造和装配工艺等因素,确定了新型的减重涡轮叶轮结构,使得涡轮叶轮重量减少了6.9 %.优化后的涡轮叶轮结构不仅节省了材料的消耗,同时使得涡轮增压器转子质量分配进一步趋于合理,有助于提高增压器轴系的机械效率和可靠性.强度校核及寿命分析表明,优化结果满足使用要求.     

高速透平膨胀机叶轮动力学模态的有限元分析

基于有限元方法建立了叶轮的动力方程和N阶自由度系统的自由振动微分方程,并对方程中非线性初应力刚度矩阵进行了线性简化;应用Ansys有限元软件对透平膨胀机工作状态下的闭式叶轮和半开式叶轮分别进行了带有预应力结构的模态分析,得到了其在惯性力作用下的振动特性和振动形式;同时对不同转速下闭式叶轮的模态进行了计算分析.结果表明:叶轮离心力的刚化作用对振动频率的影响较为显著;由于离心力的刚化作用,叶轮的固有频率比静频时有所提高;随着转速的提高,叶轮的振动频率也随之加快.     

叶轮结构参数对压气机性能影响数值分析

针对车用涡轮增压器的唯一对气体做功的部件——叶轮,应用ANSYS CFX软件数值模拟的方法,对离心压气机内部流场进行研究,分析叶轮各结构参数对压气机性能的影响,并将模拟计算结果与性能实验数据进行对比分析,为选取显著性结构参数、进行叶轮优化设计提供理论支撑。     

国产600MW汽轮机末级叶轮振动特性有限元分析

采用Solidworks软件对国产某600MW汽轮机低压转子的末级叶轮进行三维实体建模,利用有限元分析软件ANSYS对其在0~3000r/min间的7个转速下的模态特性进行了计算,得到了各转速下末级叶轮的前12阶模态频率、振型云图,绘制出了末级叶轮的坎贝尔图。在此基础上,建立了末级叶轮各阶模态频率随转速变化的定量关系,3000r/min转速下各阶模态频率的增量随模态阶数的定量关系。     

单级离心压气机气动性能预测与优化设计

为了提升低转速工况下压气机的气动性能,采用人工神经网络与遗传算法相结合的优化方法对某单级离心压气机离心叶轮的弯特性进行优化计算。利用NUMECA软件对该离心压气机进行了不同转速的数值模拟,得到压气机不同工况下的气动性能。通过设置不同控制参数和曲线形式对离心叶轮叶片进行参数化拟合,以8个改变叶片弯特性的参数为自由参数进行了叶型优化设计,最终得到了优化后的叶轮叶片。结果表明:优化后在低转速的设计工况下离心压气机压比增加了4.69%,稳定裕度拓宽了17.41%。     

基于流固耦合的离心式压气机叶轮叶片仿真研究

以某型离心式压气机叶轮为研究对象,利用ANSYS工程软件对叶轮进行单向流固耦合数值模拟。在综合考虑热载荷对叶轮叶片应力应变影响的前提下,建立叶轮单流道的三维流场模型,得到额定转速下压气机叶轮内部流场应力分布。将离心力、气动力和热载荷施加到叶片上,最终得到在离心力、气动力和热载荷三者共同作用下的叶片应力分布和叶片最大变形量。结果显示:相比仅考虑离心力和气动力影响的情况,在施加热载荷后,叶片最大应力增加7.62%,最大变形量增加24.69%。     

变负荷运行对热泵性能系数影响的分析

本文分析了热泵系统通过调节压缩机转速的方法实现负荷变动需求的技术方案，并对热泵冷凝放热量、制冷量和压缩机功耗随压缩机转速变化进行了计算，探讨了热泵性能系数受转速比（负荷比）的影响规律，为热泵变工况运行提供参考。     

涡轮增压器整体式压气机叶轮超速处理剖析

国外公司在其系列增压器中开始采用整体式压气要叶轮。本文论述了对整体式压气机叶轮经超速试验后的应力分布进行计算的塑性有限元法，及确定叶轮最佳超速转速、预应力处理的效果的方法。本文还就叶轮在超速试验过程中的塑性变形情况，介绍了适用于整体式叶轮超速试验的一种弹簧压紧工装，并论述了此工装的优点。     

叶片根部倒角对离心叶轮气动性能影响

叶轮是决定离心压气机气动性能的关键因素之一,在保持叶轮设计参数不变的条件下,调整叶根倒角的分布,对比分析叶根倒角对压气机性能的影响.利用Numeca软件对跨声速离心压气机进行全三维稳态流动数值模拟方案分为等半径倒角与变半径倒角两种.结果表明:主叶片后半弦长的倒角是决定压气机气动性能的关键性因素,尾缘倒角比前缘更敏感;根...     

叶顶间隙对跨音速离心压气机气动性能影响分析

基于控制变量法对某跨音速离心压气机进行数值模拟,研究了叶轮尾缘叶间隙改变对其气动性能的影响。仅改变该离心叶轮的尾缘叶顶间隙,在设计转速下进行全三维黏性数值模拟,对相关气动参数进行分析。计算结果表明,相较于小流量工况,尾缘叶顶间隙的改变对离心压气机大流量工况的气动性能影响更大;在设计流量下,离心叶轮的压比、效率与叶轮尾缘出口间隙大小之间具有一定的线性关系,随着叶尖间隙增大,叶轮叶尖泄漏流的强度明显增强,导致叶轮的增压能力下降。     

离心压气机叶轮一种消隐图形绘制方法

本文给出了一种以微型计算机为工具绘制离心压气机叶轮图形的方法。针对压气机叶轮几何形状比较复杂的特点,提出了一种消除隐藏线的办法,可方便快速地得到消除隐藏线的叶轮轴测投影图等图形。例题表明这个方法是正确的成功的。为离心压气机叶轮计算机辅助设计提供了新的软件。对其他几何形状比较复杂物体的消隐图形绘制和计算机辅助几何设计也具有一定的参考价值。     

Design and Prototyping of Micro Centrifugal Compressor for Ultra Micro Gas Turbine

In order to establish the design methodology of an ultra micro centrifugal compressor, which is the most important component of an ultra micro gas turbine unit, a 10 times size of the final target compressor (impeller outer diameter 40 mm, corrected rotational speed 220,000 r/min) was designed. The problems to be solved for downsizing were examined and a 2-dimensional impeller was chosen as the first model due to its productivity. The conventional ID prediction method and CFD were used. The prototyped compressor was tested by using cold air at the reduced speed of 110,000 r/min. Following to the 10 times model, a 5 times size of the final target model having fully 3-dimensional shape (impeller outer diameter 20mm, corrected rotational speed 500,000 r/min) was designed and tested by using hot gas at the reduced speed of 250,000 r/min.     

一种损失和落后角模型在轴流压气机特性预估中的应用

为了得到某型两级轴流压气机的特性曲线，采用在子午平面上叶片排间隙中设置计算站的流线曲率法对其内流场进行了数值模拟，得到子午平面上速度分布；建立了一种设计、非设计损失和落后角模型的组合，将其应用到两级压气机特性计算当中去，得到了不同转速条件下，压气机特性的变化曲线，将其同试验得到的特性线作对比，验证了损失和落后角模型在压气机特性计算当中的有效性。