表面积灰的TRT叶片有限元分析模型建立

高炉煤气余压透平发电装置中的叶片工作环境恶劣,表面容易产生积灰,从而改变了叶片原有的特性设计参数,诸如刚度、重心、质量和固有频率等。要对表面附着积灰的叶片进行力学性能分析,应先建立积灰后叶片的几何模型和有限元分析模型。本文提出了在获得ANSYS软件下叶片实体几何模型的基础上,考虑到其复杂性,为了很好地对叶片进行离散,采用三维实体单元Solid187对叶片进行网格划分。同时为了可以确保计算精度,将叶片分割成叶形和叶根2部分,分别对其划分网格,然后再总合成一个实体。最后确定了计算模型的边界约束条件,分析结果对实际生产具有一定的指导意义。     

基于ANSA导向叶片网格处理技巧

基于ANSA软件,对某型航空发动机导向叶片进行网格划分,通过几何模型的处理,修正面几何的问题因素,对叶片进行体网格划分前的面网格处理,控制叶身与内外缘板转接圆角的网格密度,控制单元、节点数量,以保证结构静强度分析的收敛。     

基于参数化模型特征的有限元网格划分方法研究

基于开孔实体的参数化特征模型思想,本文提出了一种非自由边界分割有限元网格划分方法,可以针对开孔实体的几何特征和力学特征,对多种类型的开孔构件进行全6面体网格划分,生成的网格质量均匀、局部加密方便且疏密过渡合理.经实例应用表明,此种网格划分方法具有通用性强、简单、实用、高效等特点.     

一种适用于邻近特征的非结构体网格生成方法

仿真分析的前处理包括CAD建模、网格划分、载荷及边界条件处理等,高质量的网格对于高精度可信的仿真结果至关重要,但网格划分仍是整个分析过程中的主要性能瓶颈。针对数值模拟前处理过程中网格划分存在的困难,提出一种适用于邻近特征的非结构体网格生成方法。基于网格尺寸、表面曲率、实体厚度等几何特征进行体二叉树自适应细分,采用穿插法和最近距离法等对网格节点进行实体边界拟合。为有效构建核心六面体网格,建立体网格拓扑元素与实体模型边界的快速求交算法,提高求交计算效率。对于具有邻近特征的复杂几何模型,创新性地提出基于一点多投通用模板的高质量实体边界拟合方法,成功解决传统“由外向内”栅格法的实体边界拟合难题。算例应用验证表明,该方法能将具有邻近特征的几何模型进行整体以六面体网格为主的非结构体网格划分,生成的结果网格具有关键区域特征表达准确、全局网格分布合理且单元质量高等特点。     

透平机械叶轮叶片三维参数化造型及六面体网格生成方法研究

叶轮是向心透平和离心压缩机中的重要部件,其几何形状比较复杂,采用良好的网格进行有限元分析,以获得精确的强度和振动特性,是其安全性的重要保证.针对叶轮结构特点,采用CAGD (computer aided geometric design) 技术实现叶轮的三维实体参数化造型;然后使用同胚原理和BMSweeping(sweeping via background mesh interpolation)等方法建立叶轮六面体网格生成方法.为了保证有限元分析的精确性,建立叶轮上叶片根部倒角、轮盘气道进口处等特殊结构的网格生成方法.100 kW微型燃气轮机的向心叶轮网格划分表明, 使用上述方法生成的网格质量较高,能很好地满足有限元分析要求.     

离心通风机内部流场模拟中的几何建模

利用大型有限元分析软件ANSYS对整个离心风机的内部流场进行几何建模和网络划分,并在商用CFD软件中利用该计算模型来模拟计算离心风机的内部流场。探讨了数值模拟中各种网格的优缺点及其构建整台离心风机的几何实体及划分网格过程中的技巧。并给出了数值模拟的结果。     

基于参数化模型特征的有限元网格划分方法研究

基于开孔实体的参数化特征模型思想，本文提出了一种非自由边界分割有限元网格划分方法，可以针对开孔实体的几何特征和力学特征，对多种类型的开孔构件进行全六面体网格划分，生成的网格质量均匀、局部加密方便且疏密过渡合理。经买例应用表明，此种网格划分方法具有通用性强、简单、实用、高效等特点。     

圆弧齿轮有限元分析专用软件网格的自动划分

在自主开发的圆弧齿轮有限元分析专用软件中,利用三维有限元法对圆弧齿轮进行力学计算,关键技术是圆弧齿轮有限元模型的网格划分。针对OpenGL绘制的四圆弧齿轮三维实体模型,提出了一种用于分析四圆弧齿轮的网格自动划分方法,包括四圆弧齿轮端面网格自动划分、三维实体网格的自动划分。输入齿轮基本参数即可实现四圆弧齿轮有限元模型的网格自动划分。此方法符合四圆弧齿轮的几何结构特点,并能满足有限元分析的精度要求。     

涡轮增压器压气机模型流体域的建立和网格的生成

本文介绍了车用涡轮增压器压气机模拟3D模型的建立与网格划分方法。首先运用CATIA软件对涡轮增压器压气机涡管和压气机的实际3D模型以及模拟用的流体域模型进行建模,并运用ANSYS MESH模块对涡管以及压气机进行网格划分,网格结构主要为四面体结构。在压气机叶片部分,采用ANSYS BLADEGEN模块,在输入设计参数后,其模块自动生成叶片部分的流体域模型。再将该叶片模型导入到ANSYS Turbo grid模块中进行网格生成,其网格形式为六面体,为后续的优化设计打下基础。     

基于虚拟几何的网格自动生成技术

阐述了网格划分前处理过程中几何清理存在的问题以及在虚拟几何机制下虚拟实体与虚拟操作的类型,给出了虚拟几何技术在模型几何处理中的应用。实例表明,虚拟拓扑操作能够圆满地解决问题。     

压气机叶片流固耦合的强度和振动研究

为了研究流固耦合场对叶片强度与振动参数的影响,采用流体动力学和有限元方法,对压气机叶片进行了单向流固耦合分析。通过软件之间的接口,实现压力场数据的传递,并对加载气动力后的计算模型进行强度分析和模态分析,得到压气机大小叶片的应力应变云图以及固有频率和相应的模态振型,计算比较了离心力、气动力对应力和固有频率的影响。计算结果表明,流固耦合对叶片的结构强度和模态振型影响较小。通过频率分析,找出了叶片的共振频率,从而为叶片的优化提供依据。     

创建压缩机叶片有限元分析模型的方法

压缩机叶片是由复杂的自由曲面包络而成的零件,在对其进行有限元分析之前需建立CAD实体模型。针对常规建模方法中CAD模型转化为CAE模型所出现的问题,提出在建立叶片的CAD实体模型前,先对叶片截面型线内、外弧的型值点进行预处理,并将叶片各截面型线分成多段,从而建立面向有限元分析的CAD实体模型。建立的叶片实体模型通过标准图形接口和专用数据接口传递,结果表明除IGES格式外,其他均能较好导入ANSYS软件中,其中以Parasolid格式和Pro/E接口为最佳。通过采用该方法,对某型号的压缩机叶片进行有限元建模,可以很好地实现在CAD下所建实体模型转化为有限元分析所需要的几何模型。     

压缩机叶片动静态特性研究方法的进展

叶片是压缩机的关键性部件之一,其结构设计的合理程度主要体现于叶片的静、动态等特性,这些特性的优劣会直接影响压缩机的整体性能。根据近年来国内外研究叶片动静态特性的状况,结合理论与事实,将理论分析、实验研究和数值计算三类方法进行了对比分析,得出数值计算方法是研究叶片动静态特性的一种有效途径,可以方便获得叶片的静力和动力特性参数,为优化设计叶片结构提供理论数值参考。相对理论分析和实验研究方法而言,数值计算方法具有直观形象、应用范围广、灵活方便等优点。     

A shell analysis of turbine blade vibrations

Free vibrations of turbine blades are analysed numerically by means of a general shell theory. The effect of centrifugal force is taken into account, and it is found possible to examine a wide class of blades. The continuous shell problem is discretized through a finite difference energy method, working on a simple rectangular grid mapped onto the blade surface by parameter functions. Three examples are shown, all of which are compared with previous investigations. One example considers an actual blade from the last stage of a steam turbine, while another considers a compressor blade.     

复杂载荷作用下压气机叶片疲劳寿命数值分析

为提高叶片服役寿命,在计算叶片应力分布并预测其在复杂载荷作用下的疲劳寿命后,基于逆向工程建立了三种不同精度的叶片模型;考虑离心和气动载荷作用,求解压气机叶片复合载荷作用下的应力分布规律;通过叶片模拟件疲劳试验,确定TC4钛合金疲劳极限,拟合寿命模型参数;利用非线性连续损伤力学模型预测叶片在典型工况下的疲劳寿命。结果表明：不同模型的应力及寿命计算值存在一定差异,开展叶片数值分析时,需考虑计算模型还原叶片几何特征的精度对计算结果的影响。     

基于神经网络的智能叶片优化设计系统的研究

为给叶轮机械叶片设计人员提供一个操作灵活、专业性强、功能齐全的叶片设计软件，应用神经网络技术开发了一套具有智能化功能的叶片优化设计系统。利用某三级轴流压气机静子叶片2以及某两级风扇压气机转子叶片2的叶片优化改型设计对软件进行了验证，优化设计前后两个叶片流场气动性能的对比分析结果表明，该软件界面友好，功能齐全，具有一定的智能功能，能够满足叶片设计以及优化设计的基本要求。     

汽轮机叶片扭转恢复计算方法

对某型机组末叶片建立三维实体模型并进行网格单元划分,利用有限元分析软件ABAQUS,考虑拉伸、弯曲、扭转和连接件的接触等条件,计算叶片在工作状态下的变形,通过自编程序,从计算结果中提取变形截面数据,可更加精确地得到变形量。     

某型航空发动机压气机叶片干冰清洗试验研究

为研究某型航空发动机压气机叶片干冰清洗效果并获取关键参数值,分析了压气机叶片干冰清洗的原理,测试了干冰清洗对压气机叶片的清洗效果。采用人工涂抹法模拟不同积垢的压气机叶片,进行压气机叶片干冰清洗试验,在不同的参数下系统地研究干冰质量流量、喷射角度和压气机转速等参数对干冰清洗效果的影响,获得干冰清洗压气机叶片的最佳参数范围。试验结果表明,干冰清洗对压气机叶片有较好的清洗效果,人工涂抹法可以较好地模拟实际的压气机叶片积垢情况,获得清洗关键参数干冰质量流量、喷射角度和转速的较优范围。     

流固耦合下轴流压气机叶片振动特性数值研究

气流扰动触发的叶片振动是导致叶片疲劳失效的主要原因,针对此问题,首先,建立叶片流固耦合时域计算模型,研究叶片振动特性,并进行叶片失效分析;其次,建立压气机叶片振动分析模型,结合叶片振动试验来验证模型的有效性;然后,考虑气体与叶片的耦合作用,通过数值仿真模拟得到典型工况下的叶片表面气动载荷,并将其引入旋转叶片有限元振动分析模型进行叶片振动响应计算;最后,引入坎贝尔图确定叶片危险工况,得到危险工况下的叶片动应力分布,并进行叶片疲劳失效分析。结果表明:临界工况下叶片振动应力分布与发生共振的模态振型密切相关;临界转速下叶片发生的1阶共振是造成叶片失效的主因。     

Information system and model for analyzing blade geometry and solving problems on ensuring quality of aircraft gas-turbine engines

A procedure is presented to improve the technology for producing turbocompressors that makes it possible to increase an aircraft engine’s quality indices by preassembling compressor blades based on the closeness of the geometric characteristics. Preassmbly uses an intelligence system, the essence of which is a model for analyzing and classifying the geometry of a blade’s complicated surface. The paper describes the mathematical model for analyzing and preassembling the blade geometry according to the closeness of the geometric characteristics using clusterization. The model and its software system are tested on a series of profiles of the concave parts of gas-turbine engine compressor blades as a result of measurement with a coordinate-measuring machine.