大型离心鼓风机叶轮强度分析与结构改进

对某大型离心鼓风机叶轮结构强度在改进前后进行了有限元分析.结果表明:通过优化叶轮叶片在轮盘上的倾斜角度,大幅降低了叶轮内的最大变形量和最大离心应力,满足了叶轮材料刚度和强度要求,使叶轮安全性得到了提高.     

焊接式闭式叶轮应力优化分析

压气叶轮作为压缩机的主要部件,主要受离心力影响。通过仿真计算在不改变气动参数的前提下,带有8个叶片的闭式离心叶轮,在离心荷载作用下,分析了叶顶倒角、轮盖厚度、轮盖倒角对叶轮的强度影响。经过分析,发现在叶片进口叶顶位置应力最大。为了减小叶轮局部位置上最大应力,对叶片与轮盖的连接处倒圆进行了分析。进一步对轮盖的几何结构重新优化设计,分析结果证明盘侧厚度增加有利于提高叶轮强度;通过改进整体叶轮外形,叶片进口处的应力集中现象得到大幅度的改善。     

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。     

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。     

基于Solidworks软件的闭式叶轮强度分析

在不改变气动参数的前提下,本文通过对一个带有17个叶片的闭式离心叶轮造型,分析了在实际工况下叶轮表面的von Mises应力分布,发现在叶片进口边,尤其是叶顶和叶根位置应力最大。为了减小叶轮局部位置上最大von Mises应力,分别对叶片与轮盘、轮盖的连接处倒圆进行了分析。进一步对轮盘与轮盖的几何结构重新设计,分析结果证明盘侧厚度增加有助于提高叶轮强度。通过整体叶轮外形改进,叶片进口处的应力集中现象得到大幅度改善。     

4-73离心风机直叶片加强筋的优化分析

本文针对4-73NO14.9D离心风机叶轮强度问题,使用Solidworks建模,用ANSYS WORKBENCH进行强度计算,提出了强度通用优化算法,并利用此算法计算叶轮加强筋焊接位置、加强筋的形状及修正方向。通过ANSYS计算不同位置加强筋叶轮的应力,得到最优的加强平面。在此位置设置加强筋,叶轮Von Mises应力最小,叶轮强度最好。经过ANSYS WORKBENCH模态分析验证,说明本文方对优化叶片加强筋是有效可行的。     

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。     

离心风机叶轮强度优化设计与寿命预测

为了研究某离心风机叶轮叶片断裂现象,基于Workbench运用子模型法对叶轮进行强度分析,根据分析结果对叶轮进行优化设计,最后运用nCode Designlife对改进后叶轮进行疲劳寿命预测。研究结果表明：原叶轮在离心力作用下的等效应力远超出材料许用应力,应力集中位置与实际破坏位置基本一致,因此,将子模型法用于叶轮强度分析是可行的,而且分析结果更为精确有效,分析效率显著提高。改进后叶轮的等效应力小于材料许用应力,其中最大应力仅为122.5MPa,有效保证叶轮运行可靠性,通过疲劳寿命预测证明该叶轮使用寿命可达35年。     

变厚度叶片对离心压缩机结构强度和性能影响

随着离心式压缩机向大流量、高压比、高效方向发展,使大型机组在设计、制造、使用寿命以及可靠性评估等方面存在一系列问题,特别是运行中存在的隐患。叶轮作为离心压缩机、泵等大型旋转机械的核心部件,其性能好坏直接关系到运行的安全性。离心压气机叶轮的结构设计既要考虑其气动性能,又要考虑其结构强度要求。本文研究了满足气动特性的叶轮结构的应力优化方法,用贝泽尔曲线拟合叶轮的子午线形状,通过叶片型线的放置角度和叶片厚度来控制叶片的三维形状。采用径向基函数(RBF),建立了叶轮的变效率和最大应力模型;利用cors-brf约束优化算法求解该优化问题。试验表明,该叶轮气动性能优良。     

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。     

离心压缩机三元叶轮形状优化设计

在三维参数化建模的基础上,对某离心三元叶轮进口叶片的前缘进行了形状优化设计,在叶轮质量和变形满足要求的条件下,得到了叶轮进口叶片前缘的最优结构尺寸参数.降低了叶轮最大应力并改善了应力分布状态,为离心压缩机三元叶轮设计提供了重要的依据.     

基于ABAQUS的离心叶轮力学性能研究

介绍了离心叶轮疲劳破坏的原因,利用有限元方法,通过对离心叶轮模态与尾流激振响应分析,研究了离心叶轮是否发生轮盘叶片耦合振动及单只叶片振动,得到危险工况点,计算出离心力、稳态气流力及非稳态交变应力,运用Goodman的方法修正载荷谱,并计算出疲劳寿命。     

煤矿离心通风机叶轮结构性能研究分析

离心通风机是常用的煤矿通风设备,叶轮受到离心力及激振力的作用,对其结构性能具有较高的要求。采用有限元仿真分析的形式建立叶轮的分析模型,对其应力及变形进行模拟计算。结果表明,叶轮产生的最大应力为105.9 MPa,位于叶片的出口位置处,最大应力值小于材料的许用应力175 MPa;叶轮在径向上产生的最大变形量为0.19 mm,在周向上的最大位移为0.14 mm,变形量整体较小;叶轮的应力及变形满足使用的强度及刚度需求。     

短叶片转角对开缝叶片离心鼓风机叶轮性能的影响

以数值模拟的方式,对某开缝叶片离心鼓风机叶轮内部流动进行了研究,探讨了短叶片转角对离心叶轮流场及性能的影响,比较了叶片表面极限流线图谱的差异,分析了边界层分离区、叶片尾迹区及夹缝射流区流场的相互影响。     

离心叶轮的有限元分析

运用大型通用有限元分析软件ANSYS8.0,对离心叶轮内流场三维紊流进行了分析.获得了叶轮内流场压力分布,确定了叶轮结构分析中液体作用于叶片上的载荷.在此基础上对叶轮结构进行了有限元分析,准确直观地得到了叶轮各处的应力和应变值,为叶轮的强度计算和设计提供了可靠依据.     

离心叶轮的应力数值分析与结构优化

利用ANSYS软件平台进行离心叶轮应力分析，分别对叶轮进行整体以及无叶片轮盘的分体建模，计算叶轮在转动中叶轮应力分布和叶轮形状的对应关系。通过改变叶轮的结构参数有效降低了叶轮的最大应力，为叶轮的结构设计提供了重要工程参考。     

离心压缩机叶轮冲蚀磨损的动力特性研究

为研究固粒冲蚀磨损对离心压缩机叶轮动力学特性和结构强度的影响,建立磨损损伤的叶轮的三维模型,并采用有限元方法,对有无离心预应力状态下原始叶轮和损伤叶轮的固有频率和振型进行提取,对叶轮共振特性进行研究,对因材料流失而造成的叶片强度、刚度变化进行了分析。研究结果表明:因冲蚀磨损引起的叶片局部减薄对叶轮整体振动特性影响不明显;叶轮在工作转速下其第6,7阶共振裕度较小;冲蚀磨损损伤的叶片存在应力集中和刚度降低的现象。     

流体机械离心叶轮出口流场控制技术研究

流体机械离心叶轮的内部流场复杂,其内部出现的二次流会导致叶轮出口的压力和速度分布不均匀,致使叶轮效率降低,同时恶化后续元件的进口流场,使整机性能下降。本文提出了一种优化离心叶轮出口流场的新技术叶片后段开孔法;并以9-19离心风机为算例,探索此法提高整机效率和压力的可行性。数值计算结果表明,叶片后段开孔法将离心风机设计流量和小流量区的效率提高了1%-2％,同时压力也略有提高,效果明显。流场分析表明,叶片后段开孔法可以有效改善叶轮的流场结构,减少了流动损失,提高了离心叶轮的效率。     

旋转离心叶轮内部非定常流动的PIV测量

利用激光成像速度仪(PIN)测量了旋转离心叶轮内部的非定常流场。通过对实验数据的进一步处理，获得了旋转离心叶轮内部相对速度的非定常流场分布。详细分析了叶轮内部非定常流动现象和流动规律。通过实验研究发现，旋转离心叶轮内部的流动是非定常的；在叶轮出口处，叶片的吸力面与轮盖的夹角区存在一个低速区；并观察到了明显的射流／尾迹结构。射流区和尾流区的大小和范围在沿盘盖方向和跨叶片方向上是不同的，射流区和尾流区之间不存在明显的分界线。     

结构优化对风机叶轮焊接残余应力和稳态运行的影响

本文利用大型通用有限元软件ANSYS,分析了15Mn Ni Cr Mo V离心式压缩机叶轮在不同叶片结构下焊接残余应力和运行应力的变化。结果表明:未进行结构优化之前,叶轮在焊接后的残余应力和正常运行时所受到的运行应力均较大,但是叶轮在经过叶片切割6°、12°和25°的结构调整后,叶轮焊后残余应力均明显降低,叶轮整体的残余应力最大降低了46.4%,叶片残余应力最大降低了53.6%。但是,随着叶片切割角度的增大,叶轮的运行应力却逐渐增加,而且切割25°后的叶轮运行应力超过了材料的屈服强度。