涡轮增压器叶轮模态特性的探究

针对增压器常发生的由于叶片振动产生的叶片损害现象,利用三维CAD建模软件对废气涡轮增压器叶轮进行建模,并 采用有限元分析软件对其进行振型模态分析,找出发生共振的频率,为叶轮的优化设计提供了理论依据。     

蜗壳式混流泵叶轮部件湿模态流固耦合分析

为了得到蜗壳式混流泵在水介质中的模态分布,以某型号混流泵为研究对象,通过ANSYS对其进行流固耦合分析,得到流体对叶轮的流固耦合作用力,并运用ANSYS WORKBENCH有限元软件和APDL命令流耦合的方法,分析叶轮部件的干模态和湿模态特性;针对叶轮部件是否施加预应力,研究预应力对叶轮部件的固有频率和振型的影响;并考虑叶轮部件材料属性,分析得出金属材料的杨氏模量对叶轮各阶固有频率的影响特征;在分析干湿模态时,分别加厚叶轮前后盖板厚度,计算结果表明:加厚后盖板厚度对提高各阶固有频率最明显。本文为研究混流泵的振动特性、优化结构设计提供了一定依据,为进一步的动力学分析提供了一定参考。     

基于气热固耦合的涡轮模态分析

主要研究了气热固耦合场对涡轮模态参数的影响.采用基于k-ε湍流模型理论建立了涡轮的流场模型,进行网格划分和边界条件的加载.通过气热固耦合分析计算获得了流场内部温度和压力的分布,把气动力及温度载荷映射到涡轮结构上,并在此基础上进行了涡轮模态的计算.计算结果表明,气热固耦合场主要影响涡轮结构的模态固有频率,对模态振型的影响较小.     

叶片圆盘泵叶轮结构流固耦合模态特性分析

为探究流体压力、离心力对叶片圆盘泵叶轮结构模态特性的影响,采用Fluent软件计算泵叶轮不同工况下流体压力大小及分布情况,借助Workbench平台进行叶轮结构的静态模态以及流体压力和旋转离心力作用下的模态特性分析,并对结果进行对比分析。同时,探讨了连接臂半径及位置对叶轮固有频率的影响。结果表明:叶轮的静态模态与预应力模态各阶振型基本相似,固有频率及振幅差异也不大;随着连接臂半径的增大,泵叶轮固有频率逐渐增大;随着连接臂与圆盘盖板中心之间距离变大,叶轮前三阶固有频率逐渐变小,总体上差别不大,三阶及以后各阶固有频率逐渐变大。     

叶片圆盘泵叶轮结构流固耦合模态特性分析

为探究流体压力、离心力对叶片圆盘泵叶轮结构模态特性的影响,采用Fluent软件计算泵叶轮不同工况下流体压力大小及分布情况,借助Workbench平台进行叶轮结构的静态模态以及流体压力和旋转离心力作用下的模态特性分析,并对结果进行对比分析。同时,探讨了连接臂半径及位置对叶轮固有频率的影响。结果表明:叶轮的静态模态与预应力模态各阶振型基本相似,固有频率及振幅差异也不大;随着连接臂半径的增大,泵叶轮固有频率逐渐增大;随着连接臂与圆盘盖板中心之间距离变大,叶轮前三阶固有频率逐渐变小,总体上差别不大,三阶及以后各阶固有频率逐渐变大。     

增压器涡轮叶片设计及模态分析

本篇文章介绍了内燃机径流式废气涡轮增压器叶片三维设计方案及有限元分析。该涡轮叶片采用经验设计法进行设计,通过CAD和PRO/E等三维建模软件绘出其工程图,并导入ANSYS对其进行有限元网格剖分,再加载边界条件对其进行模态分析,以确保符合材料的热强度,有足够的强度和刚度,具有良好的工艺性。对于分析叶片的变形原因具有一定的参考价值。     

离心泵叶轮流固耦合分析

基于流固耦合原理对离心泵叶轮进行结构分析,采用多物理场协同仿真平台ANSYS Workbench,基于单向流固耦合技术对离心泵叶轮结构进行了仿真计算,获得了离心泵叶轮在不同工况下的等效应力及变形情况,分析了叶轮最大等效应力和最大总变形随流量的变化情况。结果表明,各工况下叶轮应力分布不均且存在局部应力集中;叶轮变形的总位移随半径的增大不断变大,并在叶轮边缘达到最大值。叶轮最大等效应力随流量的增加不断减小,在0.4倍设计流量工况下最大为10.581MPa;叶轮最大总变形随流量的增加先减小后增大,在设计流量工况下最小为0.0028669mm。计算结果对离心泵叶轮的结构优化设计提供了数值依据。     

高速滑动轴承流固耦合传热及流场分析

通过建立高速滑动轴承的轴瓦-润滑油-轴颈的流固耦合传热系统,将单个传热外边界条件变成内边界,采用计算流体动力学(CFD)方法求解该耦合系统的连续性方程、能量方程和Navier-Stokes方程组,得到耦合系统的温度场、流场和流固界面传热量,解决轴瓦、润滑油、轴颈之间的流固界面的温度和换热系数等传热边界条件难以确定的问题。结果表明:高速滑动轴承油膜压力随着供油压力的增加、轴颈转速的提高而增大;随着轴颈转速提高,油膜将发生破裂,提高供油压力可以抑制油膜破裂的发生;提高供油压力、轴颈转速,加剧润滑介质的流动,均能一定程度地降低轴颈的温度;轴瓦与油膜之间的传热大于轴颈与油膜之间的传热,轴颈、轴瓦与润滑介质之间的传热与润滑介质温度相关。     

复杂薄壁壳体流固耦合仿真分析及试验研究

针对某涡轮增压器复杂薄壁燃进壳漏水现象,采用CFD流固耦合计算方法,分别仿真模拟了柴油机运行工况及增压器试验台运行工况温度、应力分布,并开展了试验测试。研究表明：燃进壳温度场分布均匀无突变,柴油机工况下燃进壳表面最高温度为212℃,最低温度为72℃,台位试验工况下,燃进壳表面最高温度为193.6℃,比柴油机工况减小18.4℃,台位试验测试与仿真模拟高度吻合,最大误差约为4.3%。应力计算表明：燃进壳应力分布均匀,柴油机工况下,最大等效应力为176MPa,最大等效应力小于材料屈服强度224MPa,安全系数1.27,台位试验工况下,最大等效应力分布在燃进壳冷却水流道,最大值约为230MPa。燃进壳理论计算应变与实际测试应变最大误差为4.11%,理论计算结果与实际测试结果吻合较好,燃进壳应力计算完全满足工程仿真精度要求,研究结成果为后续燃进壳寿命提升奠定理论计算基础。     

涡轮增压器叶轮的高效高精加工

随着全球汽车产量的增长和高性能、低能耗发动机需求量的增加,采用涡轮增压器的发动机越来越多,叶轮的生产方式也在发生改变,用铸造方法加工叶轮铝壳体的传统方式逐渐被铣削加工所取代。叶轮整体结构复杂,叶片扭曲大,数控机床加工时极易出现干涉碰撞,尤其采用环绕叶片进给时,由于刀具要通过叶片流道,很容易与相邻的叶片发生碰撞,特别是加工到叶片根部的时候。而闭式叶轮由于只能采取     

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。     

热流固耦合下增压器涡壳多目标优化

以某型增压器涡壳为研究对象,采用热流固耦合分析方法,建立涡壳热流固耦合的有限元模型,对增压器涡壳热结构进行分析,获得涡壳的热塑性应变分布,确定涡壳产生热结构破坏的部位,并与涡壳热循环试验结果相比较,验证了涡壳热流固耦合分析模型的正确性。选取涡壳三个危险部位的热塑性应变为优化目标,采用响应面方法,构建了以涡壳危险部位结构尺寸参数为设计变量,以增压器涡壳的热塑性应变为优化目标的结构优化近似模型,采用基于响应面方法和遗传算法的多目标优化方法获得涡壳最优结构参数组合,并通过了热流固耦合仿真的验证。涡壳三个危险部位的热塑性应变分别从原来的3.3%、3.2%、2.6%降为0.66%、0.8%、1.03%,表明该优化方法改善了涡壳的热结构强度,降低了涡壳产生热裂纹的风险,提高了涡壳的热结构稳定性与可靠性。     

车用涡轮增压器叶轮破裂转速的弹塑性数值分析

基于ANSYS有限元分析软件,对车用涡轮增压器涡轮叶轮和压气机叶轮进行了材料非线性弹塑性有限元数值分析,计算了涡轮叶轮和压气机叶轮在离心载荷作用下的破裂转速,并与试验结果进行了对比。结果分析表明,建立在弹性基础上的叶轮破裂转速预估方法不够准确。考虑材料非线性的弹塑性计算更接近实际结果,可以应用于叶轮的强度校核和结构优化。破裂转速的计算结果表明,涡轮叶轮的强度储备大大高于压气机叶轮的强度储备,对其进行结构减重设计或优化十分必要。     

涡轮增压压气机叶轮的气动优化设计

以某型涡轮增压压气机为研究对象,采用逆向工程技术中的三维扫描的方法反求压气机叶轮,建立叶轮的几何模型,在此基础上,对叶轮几何型线进行参数化拟合,进而以效率和压比为优化目标,利用人工神经网络和遗传算法对叶轮进行气动优化设计。结果表明:优化后,叶轮的气动性能得到很大提高,在优化点叶轮的效率比原模型提高了2.01%,压比比原模型提高了0.12,综合稳定裕度也提高了。     

压气机叶轮的逆向重建及其模态分析

压气机叶轮是离心式机械增压器的主要零部件之一,叶轮对增压器系统的性能有很大的影响,增压器系统运行的高效性、稳定性主要依赖于压气机叶轮的可靠性。利用逆向造型技术对某型离心式机械增压器压气机的叶轮进行逆向建模,得到了叶轮的三维模型。以此模型为对象,通过ANSYS完成了该模型的模态分析与计算,得到叶轮在自由、固定、原装三种支撑下的固有频率。通过实验分析了压气机叶轮模态,仿真与实验得到的结果进行对比,评价了重建叶轮三维模型的有效性,为节约叶轮开发成本,缩短叶轮开发周期,提高叶轮设计效率提供了理论依据。     

复合材料风力发电机叶片的流固耦合分析

为研究风力发电叶片在工作过程中的应力状态和变形情况,以某一水平轴风力发电机的风轮叶片模型为研究对象,运用Ansys Workbench软件平台中的流体力学计算软件CFX,对不风速和叶厚下的复合材料风力发电叶片进行了流固耦合数值模拟,并对不同工况下叶片的应力及变形情况进行了分析比较。结果表明:叶片上距离叶根约2/3叶高处有明显的应力集中,容易发生疲劳断裂;且叶尖部位有较大变形。模拟计算结果与工程实际相一致,可对工程实际中风力发电叶片的设计和制造提供一定的指导。     

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连接的叶轮,分别进行模态分析和施加离心力的应力分析。得出叶轮受离心力作用的von Mise应力和铆钉所受剪切力,在叶片与前盖板处和后盖板与轮毂连接处铆钉受较大剪切力。     

考虑预应力时风扇叶片模态特征分析

简要论述了模态分析的基本理论,建立了风扇叶片的有限元模型,通过对该模型进行模态分析,得到了叶片的固有频率和相应的模态振型,并分析了各阶振型下叶片的振动情况。考虑叶片旋转工作状态下离心力会产生预应力的影响,通过加载旋转力矩,求解了预应力下叶片的固有频率。利用不同转速下叶轮旋转对叶片激振频率的计算,同该状态下有限元计算所得的固有频率比较,分析了叶片的共振特性。