基于流固耦合的叶片动力特性分析

在考虑耦合流场与旋转预应力条件下,建立了对应的叶片流固耦合系统的动力特性方程.采用ANSYS与FLUENT对整体叶片的耦合模态进行了计算,并利用实验获得气流压力脉动数据,对叶片振动进行了瞬态分析.结果表明:在旋转预应力与耦合流场压力作用下,叶片模态频率约有9Hz的上升,模态振型的最大位移位置点转移,振动方向改变,前三阶相对振幅分别从29.128,19.400,44.566下降到28.945,19.285,44.562;叶片最大变形和加速度位于前缘的上端,最大应力点集中在叶片根部一侧.     

充液弹性管束流固耦合系统模态分析

作为一种新型换热元件,弹性管束结构与管内流体构成了一个典型的流固耦合系统.考虑流体的可压缩性,用有限元法的位移-压力格式对管束-流体耦合系统进行离散,建立了系统的振动控制方程.在此基础上分别对管束结构、管内流体和管束-流体耦合系统进行了模态计算.结果表明：由于流体与结构的相互作用,不但弹性管束结构和流体本身的固有频率和振型发生改变,而且一个子系统的振动还会迫使另一子系统产生新的振动模式.不同密度的流体对结构频率改变的影响程度不同.因此,在研究管内充液弹性管束的动态响应时必须考虑流体与管束结构的相互作用影响.     

基于随机有限元的三通裂纹应力强度因子研究

针对三通焊缝处的裂纹,考虑了工况载荷及材料系数的不确定性,基于随机有限元法对焊缝处裂纹应力强度因子进行计算。利用有限元法对三通焊缝处裂纹进行建模。基于拉丁超立方抽样设计方法,将工作压力、工作温度、弹性模量、导热系数、泊松比视为随机变量,利用随机有限元法分析这些变量对应力强度因子最大值影响的灵敏度及应力强度因子最大值分布规律。为三通焊缝处裂纹的可靠性评定中应力强度因子的计算提供依据。     

基于热流固耦合过程的液力缓速器叶片强度分析

针对传统液力缓速器叶片强度的流固耦合分析方法无法真实地模拟叶片载荷分布,以及未考虑流固耦合存在温度场的影响的问题,本文根据质量守恒、N-S、能量守恒以及非线性结构动力学,采用一种新式流固耦合方法以及考虑温度场作用的热流固耦合方法,分别对某型号液力缓速器叶片强度进行数值计算,并将两者结果从叶片位移和等效应力的角度进行对比分析。结果表明:在其他条件相同的情况下,考虑温度场对叶片的复合作用后,叶片位移和等效应力分别增大6%和21%,易引起叶片强度失效,存在安全隐患。     

混流式水轮机转轮叶片残余应力测试

本文对岩滩电厂水轮机转轮叶片经常出现裂纹的实际问题,应用盲孔释放法实测了轮转叶片裂纹经补焊处理后热影响萄残余应力,为分析转轮叶片裂纹原因提供了试验依据。     

库水-重力坝-无限地基系统地震响应分析

为了分析库水以及无限地基辐射阻尼对库水-重力坝-无限地基系统的地震响应影响,通过比例边界有限元法、有限元法以及无限单元法计算了库水-重力坝-无限地基系统的响应.基于SBFEM计算上游坝面库水压力,利用无限单元法分析无限地基辐射阻尼的影响,以Koyna重力坝为研究对象,给出了重力坝在不同地基弹性模量条件下地震位移时程以及应力的响应,随着地基弹性模量的增加,坝体响应增加.与无质量地基模型的计算结果进行对比,考虑无限地基辐射阻尼的计算结果较小.     

旋转叶片刚柔耦合系统动力学分析

针对工程中旋转柔性叶片系统刚柔耦合动力学问题,基于Hamilton原理及有限元法建立了大范围旋转运动的预扭角柔性叶片系统连续动力学方程及有限维离散动力学方程,研究了柔性叶片预扭角及截面变化对叶片端部位移响应的影响.研究结果表明:柔性叶片预扭角及截面变化对垂直于旋转平面内的横向位移有较大影响,若过大可使叶片发生动静碰擦,...     

航空发动机叶片的极值响应面法可靠性分析

为了研究离心力和重力对航空发动机叶片可靠性的影响,采用有限元法和极值响应面法对某航空发动机叶片进行了可靠性分析.考虑离心力和重力作用,计算并找到了叶片的最大位移点和最大应力点;以叶片的转速、材料密度和重力加速度作为随机输入变量,并将最大位移点和最大应力点作为可靠性分析的对象,基于蒙特卡洛法抽样拟合极值响应面方程;对极值响应面方程进行大规模仿真,完成叶片可靠性分析,得到了叶片的可靠性概率和影响位移及应力的随机变量灵敏度.结果表明:叶片的最大位移和最大应力可靠性概率满足基本设计要求;同时得出了影响叶片可靠性分析的主次因素依次为转速、材料密度和重力加速度.     

基于流固耦合的离心通风机叶轮强度研究

考虑风机工作时叶轮变形对流场的影响和气动力对叶轮变形和应力的影响,采用软件CFX进行流场计算、ANSYS进行结构计算,以MFX - ANSYS/CFX为数据耦合平台,应用弱耦合方法对风机叶轮强度进行研究.计算结果表明:叶轮最大总变形发生在叶片吸力面的中间位置,最大等效应力发生在前盘;在风机不同的稳定工况下,叶轮最大等效...     

基于Arlequin方法的无网格法与有限元法耦合

研究将有限元法和无网格法进行耦合的新方法.在简要介绍无网格Galerkin法及Arlequin方法的基本理论的基础上,提出基于Arlequin方法的无网格法与有限元法的耦合分析法,给出了计算列式并编制了相应的耦合分析程序.对一端部受均布竖向力作用的悬臂梁和一端固定一端受均布拉力的带边裂纹平板进行了分析,探讨了耦合分析对有限元域以及无网格域的应力或裂尖应力强度因子计算结果的影响.数值算例验证了程序的正确性,表明了基于Arlequin方法将有限元法与无网格法进行耦合分析的可行性.     

燃气轮机带冠叶片耦合振动分析

带冠叶片不但能调频,还可以利用叶冠之间的摩擦效应来耗散能量,达到减振的目的。带冠叶片在离心力场中形成一整体,其整圈叶片振动特性不同于单个弧立叶片,需考虑叶冠的整体效应。利用带冠叶片系统的循环对称性,提出了采用波传播理论和模态综合技术,结合有限元方法研究燃气轮机带冠叶片振动特性的分析模型和计算方法。算例和工程应用证明了该方法是有效的、正确的,并可以大大降低计算分析规模。研究表明带冠叶片动力特性分析时必须考虑整圈叶片的耦合效应。     

Numerical simulation on impact-contact between the tips of a pair of blades

To study the dynamic characteristics and damping mechanism of impact-contact between the tips of blades further more,the impact-contact between the tips of a pair of blades was studied through numerical simulation.In this paper,the dynamic equation of contact-impact between the tips was established and Newmark direct integration method was adopted in numerical simulation.The nonlinear response characteristics and damping mechanism of impact-contact system are obtained.The results of numerical simulation were obtained as follows:As the clearance between blade shrouds is smaller,the vibration amplitude is smaller.The clearance between blade shrouds has a great influence on the input energy of the aerodynamic-excitation-vibration force.As the clearance of blade shrouds increases,the input energy of the aerodynamic-excitation-vibration force increases rapidly.     

凸肩接触面光滑滑动时叶盘系统动力学特性分析

利用带罚函数固定界面模态综合技术,结合系统的准循环特点,对航空发动机中带凸肩叶片/轮盘系统在凸肩接触面光滑条件下的振动特性进行了分析和计算.该方法在确保计算精度的前提下显著地降低了求解的规模.     

弹体水中自振特性的有限元分析

鱼雷及潜射导弹在水中的自振特性直接影响它们的水弹道,而其自振特性不仅受流体动压力的影响,还受不同水深下的静水压力的影响。为研究类似结构在水中的动态特性,将结构及其周围有限域内的流体组成一个耦合系统,依据流体力学、结构动力学及变分原理推导了结构-流体耦合系统的动力学方程,进而给出了考虑介质影响的结构动力特性的数值方法。建立了液体浸没弹体的有限元模型,利用非对称法分析了弹体结构的静水模态。结果显示静水模态的固有频率比干模态有较大下降,振型类似;用考虑初应力刚度的有限元方法计算了不同水深对导弹自振特性的影响,所得结果和方法可供流固耦合方面的研究参考。     

Modeling of fluid-induced vibrations and identification of hydrodynamic forces on flow control valves

Dynamics and vibration of control valves under flow-induced vibration are analyzed. Hydrodynamic load characteristics and structural response under flow-induced vibration are mainly influenced by inertia, damping, elastic, geometric characteristics and hydraulic parameters. The purpose of this work is to investigate the dynamic behavior of control valves in the response to self-excited fluid flow. An analytical and numerical method is developed to simulate the dynamic and vibrational behavior of sliding dam valves, in response to flow excitation. In order to demonstrate the effectiveness of proposed model, the simulation results are validated with experimental ones. Finally, to achieve the optimal valve geometry, numerical results for various shapes of valves are compared. Rounded valve with the least amount of flow turbulence obtains lower fluctuations and vibration amplitude compared with the flat and steep valves. Simulation results demonstrate that with the optimal design requirements of valves, vibration amplitude can be reduced by an average to 30%.     

双塔电压发生器地震反应分析的Rayleigh阻尼矩阵

电压发生器设备因具有长细比大、重心高、阻尼比小等特点,十分不利于抵御水平地震作用或强风作用.为了研究此类结构在地震反应分析中阻尼矩阵的建模问题,以明置于室外地表的某双塔电压发生器为例,分析了结构的动力特性,并计算和讨论了结构在Taft波、El-Centro波和宁河波作用下,采用不同Rayleigh阻尼矩阵建模时的结构动力反应.计算结果表明:不同Rayleigh阻尼矩阵比例系数的选取,对结构的动力反应计算结果的正确性产生很大影响.因此应综合考虑地震波的频谱特性和结构的自振特性选取两阶自振频率,从而使得计算结果更加接近真实解.     

Electrorheological Damper and Its Application for Semi Active Suspension System

A semi-active control of vehicle suspension system with electrorheological (ER) damper is presented. ER fluid characteristics are introduced based on the Bingham plasticity model first. Then ER damper working force is given. Finally a quarter car model with ER damper is constructed. The skyhook control strategy is adopted to simulate the amplitude-frequency characteristics and the vibration of suspension system under random road excitation on the basis of ER damper characteristics. The response curves of the vertical acceleration, the suspension dynamic working space and the tyre dynamic loading are obtained. Simulation results show that the acceleration is reduced effectively and then the ride comfort is improved by the skyhook control law.     

龙滩工程底孔弧形闸门的自振特性

建立了龙滩底孔弧形闸门有限元模型,并根据Westergaard公式编制程序在闸门面板上施加流固耦合引起的"附加质量".在模态分析中,计算了闸门在空气和水中不同开度下的自振频率,并分析了闸门自振振型,讨论了"附加质量"对闸门自振特性的影响,为弧形闸门动力特性优化设计提供了参考依据.计算结果表明,龙滩底孔弧形闸门自振频率偏低,前三阶自振频率处于水流主要脉动频率范围内,建议优化支臂结构,提高支臂刚度,以避免在水流脉动下引起闸门强烈振动.     

交变磁场下盘型磁流变流体阻尼器的动力特性

为了掌握交变磁场对基于剪切方式的盘型磁流变（MR）流体阻尼器动力特性的影响，试验研究了正弦磁场下支承在盘型磁流变流体阻尼器上的柔性转子系统的动力特性.通过测量不同磁场频率和强度下转子系统的运动轨道、振动时间历程和不平衡响应曲线，并与恒定磁场下的结果进行了比较.结果发现，磁场的频率对盘型磁流变流体阻尼器的动力特性有着显著的影响.随着磁场频率的增大，盘型磁流变流体阻尼器抑制转子振动的能力减小.当磁场的频率高于一个临界频率后，转子系统的动力特性与无磁场时的动力特性相同，正弦磁场不能够控制磁流变流体阻尼器的动力特性.磁场强度越大，正弦磁场的临界频率越高.     

滚动轴承系统摩擦振动的非线性研究

针对滚动轴承摩擦振动系统,建立了在非线性摩擦力作用下的耦合动力学方程,并运用Runge-Kutta-Felhberg算法进行求解,着重分析了摩擦润滑和结构参数对滚动轴承系统运动特性的影响。研究表明,非线性摩擦力对滚动轴承的周期运动有明显的抑制作用,可以通过调整摩擦润滑主要参数来改善系统的动态稳定性,为滚动轴承的理论设计和故障动态监测提供了理论依据。