多工况下离心压缩机叶片承载的流固耦合效应分析

针对国内某大型离心压缩机叶轮叶片利用流固耦合技术,通过求解流体和固体的耦合方程,对冬季和设计工况下的叶轮叶片的应力应变分别进行了计算分析。理论分析表明,叶轮叶片的应力主要由离心力引起的拉应力和气动载荷引起的叶片弯应力构成。数值计算表明：对所研究的离心叶轮而言,离心力产生的拉应力是构成叶片应力的主要因素,而气动载荷引起的叶片应力相对较小;但单独进行力学分析其危险工作面的位置会发生变化,计算结果显示应力应变异常区域与实际叶片发生断裂的部位相一致。本文研究结果为实际运行发生事故的原因分析提供一定的依据。     

某型离心叶轮故障诊断及数值研究

针对某型离心叶轮在实际应用中出现断裂的故障,采用有限元方法对叶轮进行静力学计算、模态分析和长寿命疲劳预估计算,较精确地计算出叶轮各部分的应变值、各阶频率和循环次数 计算结果表明:在叶片伸出部分与后盘焊接点附近有应力集中现象,离心叶轮叶片在离心力和非定常气动力共同作用下形成的交变应力小于工作条件下的屈服应力,不会形成叶片的塑性破坏,但交变载荷的长期作用导致了叶片前缘区域的高周疲劳破坏得出叶轮断裂原因,可为后期优化方向提供依据.     

基于ANSYS Workbench的离心叶轮的振动特性分析

针对某型离心压缩机的叶轮使用SolidWorks建立模型,并通过ANSYS Workbench软体对其进行单向耦合分析。建立了离心叶轮的三维流场模型,得到了在设计转速下离心叶轮内部流场的应力分布,再将该气动力加载在叶片上,获得了离心力和气动力共同作用在叶片上的应力分布和最大变形量,最后对比分析了离心力和气动力对离心叶轮振动特性的影响。     

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。     

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。     

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。     

铆接叶轮的模态和离心力分析

采用hypermesh有限元软件,对由叶片与前后盖板及轮毂构成且各部件间采用铆钉联接的叶轮,分别进行模态分析和施加离心力的应力分析。计算叶轮受离心力作用的von Mise应力和铆钉所受剪切力,得到在叶片与前盖板处以及后盖板与轮毂链接处,铆钉所受的剪切力较大。     

复合材料离心叶轮应力和振动有限元计算与分析

采用有限元方法,首先对钢制离心叶轮工作时在离心力作用下的应力进行了计算和分析。在此基础上,对复合材料离心叶轮在离心力载荷条件下的最大应力和固有频率进行了计算评估。预测纤维复合材料层压结构极限强度对叶轮安全设计和轻量化设计是至关重要的,失效判定采用Tsai-Wu失效准则,为避免因共振使叶轮设计寿命明显降低,计算了叶轮的固有频率和模态振型以分析其动态特性。结果表明,复合材料碳纤维/环氧树脂可承受叶轮线速度在605m/s运行时的应力,在风机启停工作转速范围内没有共振转速相匹配。本文研究结果为纤维增强复合材料风机叶轮的设计及应用奠定了基础。     

基于ABAQUS的抛送叶轮应力应变研究

为研究叶片式抛送装置主要承载部件抛送叶轮运转的安全性,基于有限元分析软件ABAQUS采用流固耦合方法对抛送叶轮进行应力及应变研究,其中抛送装置内三维流场计算运用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件Fluent,获得了装置内气流场对叶轮压力的分布规律。在此基础上,分析了叶轮转速及叶片数对其应力及应变的影响。结果表明:叶轮最大变形量为0.015mm,符合刚度要求;最大等效应力为32MP,始终出现在叶片与加强版连接边缘处靠近圆盘一侧,且强度满足要求;叶轮转速越高,应力、应变越大;5叶片和3叶片叶轮的最大应力、应变比较接近,且较4叶片叶轮的应力及应变值小。     

基于流热固耦合燃气轮机压气机叶轮强度分析

在ANSYS Workbench中建立的流热固耦合计算平台,同时考虑压力、温度和离心力的综合作用,对某新型燃气轮机跨音速压气机叶轮进行综合载荷下的强度分析。计算方案涵盖三大计算模块及其数据传递,给出了计算过程中的技巧和策略。采用CFX对压气机进行全模型三维流场分析,将流场分析得到的耦合面温度和压力分布分别传递到叶轮耦合面,在热稳态分析模块进行叶轮热稳态计算,将计算得到的结果传递到结构分析模块,最后对叶轮进行压力、热应力和离心力综合作用下的强度分析,验证了计算方案的可行性和精度,为此类叶轮强度分析和压气机的可靠设计提供了工程设计计算方法。     

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。     

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.     

几何参数对离心叶轮强度和气动性能影响的研究

使用有限元计算软件和内部流场计算软件对所设计的几个具有不同几何尺寸的离心压气机叶轮的强度和气动性能进行了计算。结果表明反弯叶片可降低叶轮出口处叶片根部附近的应力,但会造成叶片根部前缘区域应力集中,且反弯叶轮的气动性能和原型叶轮差别不大。前倾叶片能在很大程度上降低叶轮出口处叶片根部应力,前倾角越大出口叶根处应力减小越多;随前倾角增大,叶轮气动性能恶化程度加剧;叶轮的背盘形状对叶轮的应力影响较大,尤其是出口处的背盘厚度对出口处叶片根部区域的应力起主因作用。研究得出叶片几何及背盘形状因素对叶轮应力分布的影响规律,另外还得到了叶片几何形状对气动性能的影响规律,这些工作为叶轮的多学科优化设计提供良好的基础。     

利用周期性特点进行离心叶轮三维有限元强度计算

利用三维有限元模型,对离心压缩机叶轮由于离心力引起的应力及其自由振动的固有频率进行了计算。采用的是２０ 节等参元,利用离心压缩机叶轮形状与载荷周期性循环对称的特点,通过引入周期性边界条件,将计算化为针对叶轮的一个叶道进行。最后,通过计算一个实际的叶轮,对该方法进行了验证。     

Experimental and theoretical analysis of stresses, noise and flow in centrifugal fan impeller

Stress analysis of fan impeller by experimental and finite element method has shown that, the stress pattern in impeller components is highly complex. The stresses in the impeller components can be reduced, by using the stiffening rings on the blades. In this paper, experimental and finite element approaches have been discussed to study the stresses in centrifugal fan impeller. The flow of centrifugal fan has been also determined by using the set-up as per AMCA and NAFM guidelines. The effect of the stiffening rings on the stresses, noise and fluid flow has been also investigated and discussed.     

高速重载齿轮的有限元分析

利用有限元理论和数值分析方法，对高速重载齿轮系统在加载和离心力共同作用下的变形和强度进行了分析，研究了离心力对该系统的影响和动态响应。利用三维啮合弹塑性接触有限元方法对高速重载齿轮进行了接触强度分析，并基于热弹耦合进行了轮齿的修形计算，得到轮齿的理想修形曲线，为高速重栽齿轮动态设计提供了一种非常有效的方法。     

风力机叶片气动设计与结构研究

采用Wilson模型优化设计水平轴风力机叶片的气动外形;利用有限元软件对玻璃钢叶片在风力、重力和离心力的耦合作用下的静力学、稳定性和动力学进行仿真分析.通过对叶片额定风况下的静力学和稳定性分析,不仅能获取叶片的应力和应变分布,而且可检验叶片设计的安全性和合理性.通过叶片动力学分析,计算叶片的振动频率,判断能否避免共振,实现正常运行.     

转速对旋转式唇形密封接触性能参数的影响

为研究转速对旋转式唇形密封圈接触性能参数的影响规律,采用ANSYS软件建立唇形密封圈在旋转离心力作用下的有限元模型,求解唇形密封圈的应力应变和接触性能参数.结果 表明,在研究的密封圈转速范围内,密封圈的应力应变集中作用在其腰部结构和唇口部位;随着转速的增加,密封圈接触宽度、接触压力最大值和径向力等接触性能参数呈现非线性...     

Review on Stress Corrosion and Corrosion Fatigue Failure of Centrifugal Compressor Impeller

Corrosion failure,especially stress corrosion cracking and corrosion fatigue,is the main cause of centrifugal compressor impeller failure.And it is concealed and destructive.This paper summarizes the main theories of stress corrosion cracking and corrosion fatigue and its latest developments,and it also points out that existing stress corrosion cracking theories can be reduced to the anodic dissolution(AD),the hydrogen-induced cracking(HIC),and the combined AD and HIC mechanisms.The corrosion behavior and the mechanism of corrosion fatigue in the crack propagation stage are similar to stress corrosion cracking.The effects of stress ratio,loading frequency,and corrosive medium on the corrosion fatigue crack propagation rate are analyzed and summarized.The corrosion behavior and the mechanism of stress corrosion cracking and corrosion fatigue in corrosive environments,which contain sulfide,chlorides,and carbonate,are analyzed.The working environments of the centrifugal compressor impeller show the behavior and the mechanism of stress corrosion cracking and corrosion fatigue in different corrosive environments.The current research methods for centrifugal compressor impeller corrosion failure are analyzed.Physical analysis,numerical simulation,and the fluid-structure interaction method play an increasingly important role in the research on impeller deformation and stress distribution caused by the joint action of aerodynamic load and centrifugal load.