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。     

燃气轮机转子轮盘超速及预应力试验

GE公司燃气轮机转子是在高温环境下工作的高速旋转部件。分别用高强度拉杆把压气机轮盘和透平轮盘联接成压气机转子和透平转子,两者再在靠背轮处用高强度螺栓联成燃气轮机转子,从而有良好的冷却效果[1]。为了选用较低廉的金属材料,并保证轮盘的机械强度,各级透平叶轮、叶轮间距     

弯扭耦合作用下变频风机叶片断裂分析与治理技术研究

针对某变频运行风机发生的叶片断裂故障,采用无线应变测试技术获取了不同工况下转轴扭矩脉动特性。建立叶轮叶片有限元模型,获取风机各阶模态特性;将实测脉动扭矩作为激励,计算扭矩脉动下叶片所承受的应力特性。结果表明：电机输出谐波可能激发叶片轮盘弯扭耦合共振,导致叶片局部应力增大,进而疲劳断裂;叶片顶部加之字形加强筋可以有效减小叶片振动,预防断裂。     

压气机叶轮强度三维有限元计算分析

本文用三维有限元计算方法对某增压器压气机叶轮进行强度分析,计算了叶轮的应力和变形,并提出了提高叶轮结构强度的方法．     

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。     

遗传算法在离心压气机叶轮结构优化中的应用

利用遗传算法对离心压气机叶轮的结构进行优化设计。通过叶轮三无了流动的准正交面法计算得到离心压气机叶轮的增压经,以离心压气机叶轮增压比作为遗传算法优化设计的目标函数进行计算,获得最佳的离心压气机叶轮的结构设计参数,分析计算结果和流动曲线,验证遗传算法在离心压气机叶轮结构优化中的可行性。     

某燃气轮机压气机叶片振动特性研究

针对某燃气轮机压气机叶片断裂故障,通过理论计算和试验方法,对故障级叶片在与轮盘耦合条件下的振动特性进行了研究分析。理论计算叶片动频时考虑了旋转离心力和温度载荷的影响,利用有限元计算程序ANSYS WORKBENCH循环对称分析功能和接触分析功能,完成了压气机叶片振动分析,通过坎贝尔图得到叶片1阶弯曲共振转速为6 900 r/min。随后,在整机状态下,利用非接触式微波测量方法,对该级动叶进行了振动测试,获得的叶片1阶弯曲共振转速为6 988 r/min,实测得到的共振转速与理论计算结果吻合,为故障的进一步排查提供有利的理论和试验依据。     

某燃气轮机压气机叶片振动特性研究

针对某燃气轮机压气机叶片断裂故障,通过理论计算和试验方法,对故障级叶片在与轮盘耦合条件下的振动特性进行了研究分析。理论计算叶片动频时考虑了旋转离心力和温度载荷的影响,利用有限元计算程序ANSYS WORKBENCH循环对称分析功能和接触分析功能,完成了压气机叶片振动分析,通过坎贝尔图得到叶片1阶弯曲共振转速为6 900 r/min。随后,在整机状态下,利用非接触式微波测量方法,对该级动叶进行了振动测试,获得的叶片1阶弯曲共振转速为6 988 r/min,实测得到的共振转速与理论计算结果吻合,为故障的进一步排查提供有利的理论和试验依据。     

燃气轮机压气机动叶振动特性研究

针对某型燃气轮机的压气机第八级动叶断裂故障,对其进行振动特性研究。根据制造数据建立三维实体模型,利用有限元软件进行模态分析,得到压气机在额定转速下该级动叶的前六阶自振频率、振型以及各阶等效应力图,结果表明,叶尖处振动的变形量相对较大,叶片根部区域应力较为集中。根据激振力的激振频率和不同转速下动叶的自振频率绘制坎贝尔图,进行共振分析,发现当压气机的转速在7 300 r/min附近时,动叶易产生二阶扭转振动和四阶复合振动。分析结果为进一步研究该级动叶的断裂故障和防共振措施提供依据。     

基于压气机动静叶干涉的共振研究

燃气轮机压气机叶片在设计时需要进行共振考核,但由于激振力复杂,叶片产生共振的条件也不相同。考虑了动静叶的干涉扰动,得到一般气流压力脉动模型,然后在压力脉动作用下推导下游动叶受迫响应的解析解,从受迫响应的解中得出基于压力脉动特性的共振条件。最后利用某燃气轮机压气机叶片轮盘模型进行了验证,得到了与理论推导一致的结果。该共振条件基于动静叶数量和动叶轮盘模态特性关系,揭示了阶次激励作用下叶片轮盘耦合振动存在更多可能出现的共振点,在设计阶段需要注意避开这些共振点,控制叶片振动,保证叶片安全运行。     

汽轮机套装叶轮接触问题的三维有限元分析

运用有限元分析软件SAMCEF,对某型号汽轮机套装叶轮与轴的过盈配合问题作三维模型计算分析,计算中采用接触单元处理过盈配合边界,得到了转子位移和应力分布,并对原来的过盈量设计进行了优化改进,在保证安全性的前提下减小了轮盘的接触应力。     

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%。     

车用涡轮增压器压气机叶轮振动特性分析

利用CAD软件对增压器的压气机叶轮进行了三维实体造型,并运用有限元分析软件I-DEAS对叶轮进行振动特性分析,得到了叶轮在不同转速下的固有频率值及相应振型,通过Matlab软件绘制Camp-bell图,找到了叶轮容易发生共振时的转速和激振频率.从而为该增压器叶轮的优化设计提供依据.     

涡轮增压器压气机整体叶轮前倾后弯叶片的成型规律

中、小型废气涡轮增压器的压气机大都是导风轮和轮盘铸成一体的整体叶轮。本文主要介绍这种叶轮前倾后弯叶片的成型规律。     

压气机叶轮强度三维有限无限元计算分析

本文用三维有限无限元计算方法对某增压器压气机叶轮进行强度分析，计算了叶轮的应力和变形，并提出了提高叶轮结构强度的方法。     

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.     

柴油机喷油泵传动轴防护罩断裂故障分析及优化

为解决某船用柴油机喷油泵传动轴防护罩断裂故障,提升零部件可靠性,运用Hypermesh、Abaqus以及Femfat等仿真软件,对该喷油泵传动轴防护罩断裂故障产生的原因进行仿真分析。结果显示,防护罩断裂原因为一阶模态小于激振频率的1.2倍,易产生共振。在此基础上提出两种优化方案,对两种方案进行模态、强度及疲劳仿真计算。计算结果显示,在防护罩机体上多加2个M8固定螺栓,并将断裂位置处的倒角改成倒圆角后,其一阶模态大于激振频率的1.2倍,为优选方案。经试验验证,优化后的防护罩没出现断裂故障,优化方案及仿真结果正确可行。     

基于Krain离心压气机叶轮的叶型优化

本文以设计压比为4.7的Krain离心叶轮为研究对象,以设计工况下多变效率为优化目标,对压气机叶型进行优化。采用CFX软件对其进行数值模拟,通过对内部流场分析发现叶轮入口存在较强的激波;基于ANSYS Design Exploration平台,采用Bezier曲线对该离心叶轮的叶片中弧线进行参数化,通过改变Bezier曲线控制点得出一系列设计叶型;对设计叶型进行数值模拟,筛选得出最优结果。优化后,设计工况下,叶轮多变效率提高0.84%,叶轮入口激波强度有所降低;同时也证明了使用ANSYS Design Exploration平台进行离心压气机优化的可行性。     

增压器压气机叶片结构/振动一体化优化设计

以废气涡轮增压器压气机叶轮为研究对象,创建了压气机叶片的三维参数化模型,通过全三维流场仿真分析,得到压气机的气动性能及叶片表面的压力分布.在不改变叶片形状、保证压气机气动性能的情况下,对叶片的静强度及振动特性进行了一体化优化设计.以叶片4个关键截面的叶顶、叶根厚度为设计变量,以离心力及气动压力作用下叶片的最大Mises应力、叶片的一阶动频为约束,以叶片体积为目标函数,在iSIGHT优化平台上集成了I-DEAS、ANSYS软件,采用混合整型优化和自适应模拟退火算法的组合优化方法,在满足叶片静强度小于屈服强度和一阶动频大于3倍工作频率的条件下,叶片体积(质量)减小了14.7%.     

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。