考虑预应力时风扇叶片模态特征分析

简要论述了模态分析的基本理论,建立了风扇叶片的有限元模型,通过对该模型进行模态分析,得到了叶片的固有频率和相应的模态振型,并分析了各阶振型下叶片的振动情况。考虑叶片旋转工作状态下离心力会产生预应力的影响,通过加载旋转力矩,求解了预应力下叶片的固有频率。利用不同转速下叶轮旋转对叶片激振频率的计算,同该状态下有限元计算所得的固有频率比较,分析了叶片的共振特性。     

废气涡轮增压器叶片模态特性的探究

针对增压器常发生的由于叶片振动产生的叶片损坏现象,利用三维CAD建模软件对废气涡轮增压器涡轮叶片及压气机叶片进行建模,并采用有限元分析软件对其分别进行振型模态分析,找出发生共振的频率,为叶片的优化设计提供了理论依据。     

轴流风机二级叶片的试验模态分析

采用试验模态的方法,对轴流风机二级叶片进行模态分析试验,得到二级叶片各阶的模态频率和对应的振型,为叶片振动特性影响的分析提供参考依据.     

静叶可调轴流风机叶片断裂原因分析及处理

对某钢厂的静叶可调轴流风机叶片断裂问题进行分析,通过对叶片材料的理化试验、金相分析,对叶片断口的宏观检查,对叶片频率计算及叶片失效部位的有限元分析,找出了叶片断裂的根本原因。在保证轴流风机性能满足系统运行要求的前提下,提出了增加叶片根部厚度以改变叶片固有频率避开共振的处理方法。更换改进设计的叶轮后,风机安全运行,稳定可靠。     

高压压气机转子叶片振动特性分析

基于ANSYS软件对某型航空发动机高压压气机第一级转子叶片的振动特性进行了分析研究,建立了叶片的三维有限元模型,采用分块Lanczos法,计算得到了叶片在发动机常用工况转速下的各阶自振频率、相应振型及振动应力分布,找出了应力较大的薄弱区域.最后考虑了高压压气机进口导流叶片后形成的气流尾迹对此级转子叶片的激振影响,得到该级转子叶片的共振图,结果证明该转子叶片在常用工况转速下,不会因为进口导流叶片后的气流尾迹引发共振.为叶片的后续结构分析、实验及振动排故提供了必要的数值依据.     

涡轮增压器叶轮模态特性的探究

针对增压器常发生的由于叶片振动产生的叶片损害现象,利用三维CAD建模软件对废气涡轮增压器叶轮进行建模,并 采用有限元分析软件对其进行振型模态分析,找出发生共振的频率,为叶轮的优化设计提供了理论依据。     

涡轮增压器叶片振动分析

为了控制某种型号涡轮增压器的压气机进气口存在的振动及噪声等问题，先通过三维坐标仪进行测量，然后用CAD软件进行三维建模，并利用有限元软件对涡轮和叶轮大小叶片进行了模态分析，得到了叶片的各阶固有频率以及相应振型。对比增压器的工作转速和叶轮与涡轮叶片旋转通过频率，找出了叶片共振的频率，从而为有效地控制压气机进气口振动及噪声大等问题提供了理论依据。     

基于ANSYS的龙门铣床龙门结构模态分析

龙门结构是龙门式机床重要支承部件,它的的动态特性直接影响到机床的加工精度。利用Solidworks2008和ANSYS10.0软件对某型号龙门铣床龙门结构进行三维实体建模与模态分析,得到了此结构的模态分析结果,即模态频率和各阶振型。分析了模态频率和各阶振型对此龙门动态特性影响,结果表明它的一阶频率在工作频率范围内,将会产生机床共振现象,影响加工精度。从龙门结构前三阶振型看,无论左右摆动、前后摆动,还是绕竖直中心轴扭动,都直接影响加工精度和切削性能,而四、五、六阶的振型对加工性能影响较小。为此,要修改龙门结构,使低阶模态频率相应提高,以提高结构的动刚度。ANSYS结构模态分析为此机床的改进设计提供了理论依据。     

压气机中叶片与叶盘耦合系统振动特性研究

基于有限元方法建立某型航空发动机压气机叶片模型,通过模态仿真获得了该叶片在榫头固支约束下的动力学特性,研究了离心力对叶片振动的影响,并通过模态试验对计算模型和仿真数据进行验证;利用循环对称法对建立的叶片轮盘有限元模型进行振动分析,获得叶轮耦合系统在不同工作转速下的振型和频率,并与单个固支叶片进行比较,结果表明,相同阶次下叶片耦合系统的自振频率较低;通过Campbell图分析得出了叶片耦合系统可能发生共振的频率及相应的转子转速,为其故障诊断、可靠性分析以及寿命估算提供了参考依据。     

半挂车车架有限元仿真与模态分析

运用有限元法对半挂车车架进行了模态分析,得出结构各阶固有频率及振型,比较车架受到的外部激振频率,避免产生共振,造成车架被损坏的危险,评价了半挂车车架结构设计的合理性。     

S型叶片可逆式轴流风机的全三维优化设计

可逆风机在正向与反向送风时,都希望具有良好的气动性能。由于几何形状完全对称,S型叶片是可逆风机中比较理想的叶片。以NACA4数字系列叶型的前半部分为雏形,构造出气动性能良好的S型叶片。用三维雷诺平均Navier Stokes方程的计算流体力学方法,将叶型参数、扭转角和安装角作为设计参数,应用正交优化方法,对S型叶片的可逆式轴流风机通流部分进行优化设计,在满足风量、风压要求的前提下,获得最高的流动效率,取得了良好的设计效果。     

降噪减振结构金刚石圆锯片的有限元模态分析模型

建立了金刚石圆锯片降噪减振结构模态分析模型 ,采用ANSYS软件对多种阻尼细缝结构金刚石圆锯片的固有频率和模态振型进行了计算 ,研究了阻尼细缝的形状、宽度等参数在锯片降噪减振中的影响并与普通圆锯片进行了比较 ,提出了合理的减振降噪锯片结构的设计途径和措施     

轴流式机翼型中空钢叶片的制造工艺

轴流式通风机的机翼型叶片相对于圆弧薄板型叶片,因其效率高、噪声低等优点越来越被广泛使用,机翼型叶片通常采用铝合金铸造、浇钢铸造或锻压制造,但是在特殊设计、小批量的情况下其生产成本过高。为此,可以采用机翼型中空钢叶片焊接制造工艺,以低成本、短时间完成高效、低噪机翼型轴流风机的生产,这种风机既可以用作一般用途,也可以用于耐高温场合。     

带有前后导叶的新型可逆轴流风机数值研究

地铁、隧道和地下工程等众多领域都要求轴流风机可以实现完全反转反风。针对这种特殊的要求,提出一种可明显提高可逆风机正反风效率的新方法,该方法要求在完全可逆风机动叶上下游设置安装角度为90°的完全对称翼型的前后导叶。对带前后导叶和不带前后导叶的两种风机取完全相同的计算区域,通过详细的数值计算和分析对比发现,带前后导叶的可逆风机的前导叶对进口气流方向基本没有影响,但是,后导叶却可以大幅降低出口周向旋绕速度,使得出口气流基本沿轴向流动,从而大大降低扩散筒内的气流沿程损失,扩散度越大效果越明显,同时也回收部分周向旋绕动能,增加出口静压。以上两种机理使得带前后导叶的新型风机的效率和全压都比无导叶的单叶轮风机明显提高,同时,结构的上下游完全对称也保证了风机正反风性能的完全可逆性。     

利用响应面方法的汽轮机叶片振动可靠性分析

考虑随机因素的影响,确定汽轮机叶片固有振动静、动频率的统计特性,建立叶片避开共振时的功能函数.以汽轮机扭叶片为研究对象,在考虑几何因素、安装因素、材料因素和转速随机性的同时,将确定性有限元法、响应面方法和Monte-Carlo模拟法相结合对叶片进行振动可靠性分析.在对扭叶片复杂叶型进行有限元参数化建模和试验设计基础上,分别采用多项式响应面法和神经网络响应面法构建了扭叶片静、动频率与随机变量之间的近似关系式,并代替有限元模型,同时结合Monte-Carlo模拟技术得到静频、动频的统计特性和累积分布函数.针对叶片危险振型,在合理确定功能函数的基础上对其进行了振动可靠性分析,并以Latin Hypercube样本Monte-Carlo 模拟法计算结果作为相对精确解,对两种不同响应面法进行了对比.     

Effect of blade tip pattern on blade load and vibration characteristics of a twin-stage axial flow fan

Focusing on a twin-stage axial fan, this paper investigates the effect of blade tip pattern on blade load and vibration characteristics. Steady simulations are first conducted to quantify the aerodynamic performance of various blade tip patterns. The finite element modeling analysis is performed to capture blade load and vibration characteristics, and Campbell diagram is introduced to evaluate resonance margin of different blade tip patterns. Results show that for all selected patterns, the first three mode shapes are mainly the bending of blade tip, which results in stress concentration at the blade root, while the last three are the waving in small range. The proposed blade tip patterns not only increase maximum stress and average deformation, but also significantly increase resonance margin near the rated speed. In addition, based on the harmonic response analysis, we find that the stress and amplitude frequency response will be notably altered by blade tip patterns.

     

考虑轴向速度非均匀性的微型轴流风扇扭叶片设计及其对气动性能的影响

通过推导微型轴流风扇叶片出口轴向速度沿叶高的分布方程,提出了一种考虑轴向速度非均匀性的扭叶片设计方法.通过CFD技术,数值研究了利用该方法所设计的各种形式扭叶片的气动性能及其变工况时的气动特点,并比较了工作于"自模区"与"非自模区"风扇的气动性能的差异.研究结果表明:与"自模区"的风扇相比,就"非自模区"的风扇而言,压力曲线没有最高压力点,随流量减少而压力几乎呈线性增加,且无失速点.效率曲线则显得更为平坦;按"刚性涡"设计的扭叶片虽效率低,但风压高;提高叶轮的轮毂比有助于提升风扇压力与效率.     

An investigation on the effects of irregular airfoils on the aerodynamic performance of small axial flow fans

In this paper, the effects of airfoils on the aerodynamic performance of small axial flow fans were investigated to reduce airflow turbulence on the blade surface and to improve the aerodynamic performance of small axial flow fans. Irregular airfoils where several convex grooves are bound in the blade pressure surface of the fans have two kinds. The wave-shaped edge is bound to the blade trailing edge of the fans and is designed from the smooth airfoil of the fans. The filtered N-S equations with the finite volume method and the standard k-? turbulence model were adopted to carry out the steady simulation calculation. The large eddy simulation and the FH-W noise models were adopted to carry out the unsteady numerical calculation and aerodynamic noise prediction. The results of simulation calculation are in good agreement with the tests, which proves that the numerical calculation method is feasible. The spectrum characteristics of aerodynamic noise of the smooth airfoil and the two kinds of irregular airfoils were analyzed. Although the fans of the three airfoils are regarded as noise sources, the vortex distribution features in the unsteady flow field are also described. Noise reduction mechanisms of the irregular designs of the airfoils were also discussed. The results of this research may provide proof of the parameter optimization and the structural design of small axial flow fans with low noise.     

冷却用弯掠轴流风机的变型设计与数值分析

采用Navier-Stokes方程和标准κ-ε湍流模型,对已有的某弯掠轴流风机进行数值模拟,并与实验结果进行对比,验证了数值方法的准确性。为满足给定的性能要求,以该风机弯掠叶片为基础,利用变型设计方法得到四种结构的叶轮并对其进行数值模拟和性能预测。比较分析Z=5时3种结构叶轮出口轴面全压分布云图及叶顶径向回转流面上流线分布图:叶顶前缘高压随叶片安装角的增加而增大;回转流面上流线分布均匀,叶顶吸力面前缘存在小的涡流区域,且随叶片安装角增加而增大。     

冷锯机锯片的模态及谐响应分析

针对1800mm冷锯机锯片在锯切H型钢过程中出现剧烈横向振动并使锯片的使用寿命减短的问题,采用有限元法对不同厚度和夹盘直径锯片进行模态分析,分析结果表明通过改变夹盘直径能够改变锯片的固有频率,结合对锯片的谐响应分析,计算出不同频率下锯片的共振频率和共振峰值。研究表明,通过改变锯片的厚度和夹盘直径能够有效降低圆锯片的共振峰值同时为避开共振敏感区域提供合理的理论依据。