风力发电机叶片的流固耦合分析

应用流固耦合方法对750kW水平轴风力发电机叶片在特定风场下进行数值模拟仿真。根据选定的K-ε湍流模型,并将风作为黏性不可压缩流体来处理,计算出流固耦合作用下叶片的应变分布情况。对结果进行分析,得出风力发电机叶片的受力分布形态和规律,为进一步的疲劳寿命、断裂分析和风机叶片的结构优化设计提供依据和参考。     

基于流固耦合的阀芯旋转式高速开关阀结构优化

在阀芯高速旋转时,阀芯旋转式高速开关阀内部流场会对阀结构强度产生影响。针对此问题,利用 Fluent对阀进行动态流场分析,将流场仿真结果作为压力载荷,通过 Static Structural 进行流固耦合分析,在此基础上,对阀芯旋转式高速开关阀的结构进行优化。结果表明：阀内部应力整体分布规律为:越靠近中心应力越大,越靠近边缘应力越小,阀芯中心圆柱与阀芯台肩的接触面为阀的危险区域;阀套窗口处油液流动速度变化梯度明显,对阀套产生显著压力冲击;通过对阀套窗口进行倒角处理、阀芯细化等优化,使得阀内部应力强度减弱,流体对阀的压力冲击显著降低。     

液力缓速器双向流固耦合研究

基于双向流固耦合技术(FSI),采用非稳态模型,获得叶片结构变形对流场分布的影响,流场压力和惯性离心力作用下的叶片变形和等效应力。叶片变形主要是由于介质对叶片的作用力而非惯性离心力的作用。变形作用改变叶片的压力梯度,从而改变边界层流动,促进边界层分离,增加流动过程中的涡黏度。叶片的粗糙度可以促使边界层从层流转为湍流,抑制边界层分离。文中揭示液力缓速器能量耗时的主要过程。为提高扭矩和轻量化设计中带来的叶片强度问题,提供设计和校核的理论支持。     

基于流固耦合的静压转台底部支撑优化

静压转台油腔的变形会降低静压转台的承载能力,底部支撑点的布局会显著影响油腔的变形量和底部支撑点的应变量。为了提高静压转台的工作能力,提出一种基于流固耦合的静压转台底部支撑布局重构方法。建立静压转台流固耦合模型,基于有限元方法得到静压转台在额定负载下油腔的变形量和底部支撑点处的应变量,利用MATLAB拟合底部支撑点半径和间距对变形和应变的影响规律,得到底部支撑布局的最佳参数。最后对静压转台底部布局进行重构,并通过试验验证其可靠性。结果表明：重构后油腔变形降低了约19.25%,底部支撑点处应变降低了约29.80%。     

基于权值的压气机树脂叶片模具型腔反变形优化

针对航空压气机低速试验台上采用的压气机树脂叶片在注塑成形过程中精确控型难这一问题,开展了模具型腔优化方法的研究。利用Moldflow软件对压气机树脂叶片的注塑过程进行仿真,得到树脂叶片翘曲变形的位移量,再用引入权值的反变形方法对模具型腔进行优化并仿真验证。结果表明,采用基于权值的反变形方法对模具型腔进行优化,可显著提高压气机树脂叶片的注塑成形精度。     

纯铝双辊铸轧成型过程流固耦合分析

纯铝双辊铸轧过程中辊速、换热系数和浇注温度分别影响着温度场以及铸轧变形区应力和应变的分布,利用有限元方法对其进行了流固耦合分析.通过实验验证了该模型的准确性,并确定了合理的铝板铸轧工艺.研究表明,随着辊速增大,出口温度升高,导致板内最大等效应力降低;随着轧辊与轧板间换热系数的增大,出口温度降低,导致板内最大等效应力升高...     

某型飞机液压系统流固耦合仿真与脉动应力分析

液压系统的压力脉动和管道振动是目前国内外亟待解决的难题,传统的脉动应力控制手段耗时耗力,笔者通过流固耦合14阶方程模型,编制了飞机液压系统仿真程序,对某型号飞机进行了液压系统脉动应力初步的模拟计算,经与试验结果比对,初步验证了其可行性,为复杂管系的设计及强度分析提供了一种数字模拟手段.     

基于ADINA液压滑阀的流固耦合研究

以ADINA软件的流固耦合求解器为计算平台,对液压滑阀进行数字模拟。分析滑阀内部流场特性、稳态液动力产生原因,研究入口速度和开口度对稳态液动力、阀芯等效应力的影响。研究结果有助于认识滑阀式换向阀的内部流场特性、稳态液动力的产生原因及变化规律和阀芯应力分布情况,并对滑阀结构参数设计和性能优化起到一定的指导作用。     

发动机压气机铝合金叶片的喷丸防护

通过对发动机压气机铝合金叶片断裂故障进行分析,提出采取喷丸强化+涂漆工艺提高叶片应力腐蚀防护能力。研究了喷丸工艺和涂漆工艺对残余压应力的分布、松弛以及叶片的耐腐蚀性能和耐风砂性能的等的影响规律。结果表明,叶片经喷丸和涂漆处理后,耐腐蚀性能和耐风砂性能显著提高,同时叶片的应力状态得到了有效改善。对防护工艺优化后的叶片进行装机试车考核,考核通过后在叶片上未发现裂纹。     

压气机整流器叶片裂纹分析

发动机在累计试车13h14min后,发现压气机前排整流器38片叶片中共有21片叶片进气边存在裂纹。对存在裂纹叶片的宏、微观特征进行了观察与分析,并对叶片的金相组织、硬度、化学成分进行了检测。结果表明,发动机双排整流器叶片的开裂性质为疲劳开裂,叶片的疲劳开裂是异常振动应力,加之材料碳含量偏高和组织中大量网状铁素体的存在导致钢的疲劳性能下降,多种因素综合作用导致了疲劳裂纹的萌生及扩展。     

发动机压气机叶片断裂故障分析

发动机工作过程中压气机叶片断裂,分解检查后根据损伤情况确定了首断件;通过对首断件断口宏观分析,确定断裂性质为疲劳断裂,起始于进气边一侧;断口显微分析结果表明：叶片断裂系起始于腐蚀损伤的疲劳断裂;漆层分析表明基体腐蚀损伤的原因是断口区漆层破损,在高湿和含盐环境下,腐蚀介质沉积在漆层破损处,叶片在破损处出现晶间腐蚀,萌生裂纹并扩展,直至断裂,漆层破损的原因为外来物打伤;针对故障原因,细化了发动机低压压气机二级转子叶片外场检查方法。     

空压机叶片腐蚀分析

空压机第三级叶轮的叶片严重腐蚀，经光谱、能谱及X射线分析，结果表明光叶腐蚀是因进入空压机的空气中含有大量SO2有害气体和第二级中间冷却器放水器排水不正常，使第三级叶片处于含硫的酸性气氛中而引起的。     

燃机压气机IGV和1～3级静叶毛坯制造技术研究

针对燃机压气机IGV和1~3级静叶特点,通过采用自由锻成形方案,设计专用摔子和等高块等工装,最终实现产品批量化生产。     

基于有限元技术的某微型车转向支架拓扑优化的研究

针对某微型车转向支架在道路试验中损坏的现象,应用有限元ABAQUS软件进行强度分析,根据得到的应力云图和位移云图,找出了破坏的位置.根据分析结果,利用Optistruct优化工具的连续体结构拓扑优化技术进行优化设计.通过对优化前后的支架应力对比,优化后最大应力小于屈服应力.结合台架试验和疲劳寿命分析,优化后的支架满足性能要求,并已成功应用到该车型的生产中.     

基于K邻近算法的连续体结构拓扑优化设计

以平面连续体为研究对象,建立了结构拓扑优化的数学模型,提出了新的结构优化方法.该方法利用K邻近理论进行结构优化的运算,给出了运算公式,定义了删除率以及进化率,并给出了计算实例,得到的结构优化结果与其他结构优化方法运算结果相近.结果表明K邻近理论结构优化方法是可行的.     

燃气轮机低压压气机转子叶片断裂分析

某型燃气轮机运行近1 000 h后,发生2片低压压气机转子叶片脱榫断裂和同级多片榫头裂纹故障。通过对断裂和裂纹叶片外观观察、断口分析、化学成分分析、硬度检测和金相检验等手段,确认了断裂和裂纹叶片失效模式相同,均属振动疲劳断裂,盘和叶片配合不良引起微动磨损是该级叶片早期振动疲劳断裂的主要原因。盘、片配合不良主要是由于配合面间无防磨损涂层,在应用过程中产生氧化和磨损引起的;通过盘和叶片榫齿配合面涂干膜润滑,有效解决了盘片配合面微动磨损问题。     

航空发动机高压压气机三级转子叶片掉角分析

航空发动机在工厂试车后,检查发现高压压气机第三级转子叶片出现掉角故障。对故障件进行组织分析和断口观察,确认叶片掉角的性质,对可能导致故障产生的因素进行分析。结果表明：断口呈现多源疲劳特征,裂纹起源于叶背处,源区未见明显的冶金和加工缺陷;但存在明显的碰磨,断口因受到研磨而变得光滑,能谱分析未见外来元素。分析认为,叶片与机匣之间的不均匀非正常碰磨使振动加剧,引起共振,致使疲劳在叶背处产生并扩展,促进疲劳裂纹的产生和扩展,最终导致掉角。     

某压气机Ⅰ级转子叶片断裂故障分析

对故障叶片断口特征进行了观察与分析,对叶片的振动特性进行了分析计算,并结合应力测试和疲劳振动试验,对故障叶片的失效原因进行了分析.结果表明,叶片为高周疲劳断裂,叶背表面的机械擦伤是疲劳裂纹萌生的诱发因素,零阶可调叶片的角度不当是叶片振动的主要原因.     

基于热力耦合分析的叶片热压回弹预测及控制

针对某型号风机叶片的形状特点设计出成形工序,提出一套结合实际制造能力的成形工艺方案。基于热力等多因素耦合在Deform-3D平台上进行数值模拟和工艺优化,深入分析了成形过程的回弹、翘曲及应力、应变分布规律,提出了应对变形回弹的规律的控制措施,由此获得合理的工艺规范,并取得实验验证,从而解决了制造过程中的关键技术难点,为叶片类零件的生产提供了一种实用、高效、经济、可靠的成形工艺。     

燃气轮机压气机叶片的热处理

R270D1叶片是某燃气轮机压气机的第一级模锻动叶片,所用材料为X5CrNiCuNb16-4钢。该叶片经1035℃×130 min风冷固溶处理、835℃×130 min风冷调整处理和545℃×300 min时效处理后,其力学性能、断裂形貌转变温度和晶间断裂百分率均达到了有关技术条件的要求。