基于流固耦合有限元的LNG泵用轴承模态影响研究

对某型LNG泵用轴承进行模态分析，深入研究流固耦合预应力对LNG泵用轴承模态的影响。首先用ANSYS对轴承进行流固耦合仿真分析，构建流固耦合模型并进行流场计算，得到LNG对轴承施加的流固耦合预应力。在此基础上，研究轴承在无预应力作用和受流固耦合预应力作用的振型与模态变化机制，对比分析两种情况下轴承振型及模态的显著差异，进而研究流固耦合预应力对轴承共振的影响。研究表明：流固耦合预应力的存在会导致LNG泵用轴承的形变量增大，模态频率下降，且更接近轴承自身的激振频率。     

基于FLUENT软件的多级降压调节阀涡振特性分析

针对某管路系统多级降压调节阀涡激振动现象,基于计算流体力学(CFD)与热流固耦合模态分析方法,对调节阀的涡激振动特性进行分析。仿真得到调节阀流量特性曲线和3种工况下流体压力、涡核速度分布云图。设计一种调节阀流量检测试验装置,并对调节阀在不同开度的流量进行检测。试验数据与仿真数据保持一致,从而验证仿真的准确性。通过监测流场中漩涡脱落的升力系数,得到调节阀的升力系数时域特性曲线,利用快速傅里叶变换(FFT)将其转换为频域特性曲线,从而确定流场涡激振动的主频。在Workbench平台,利用热流固耦合模态分析替代传统静力学模态分析,得到调节阀的前6阶固有频率与第1阶模态振型。通过将涡激振动的主频与前6阶固有频率相对比,发现：随着开度增大,各级降压效果越来越明显,大涡逐渐形成小涡,漩涡脱落愈发显著。调节阀的涡激振动主频在140 Hz内,其各阶模态频率均在255.96 Hz以上。调节阀的模态频率没有落到涡激振动主频范围内,调节阀不会发生涡激共振现象。为设计安全可靠的管路系统提供保障。     

预启式调节阀振动的试验研究

预启式调节阀是一类新型的过程控制调节阀,在某些工况条件下会出现强烈振动。为了揭示其振动机理,采用微型压力传感器和三向加速度传感器,在不同的调节阀开度和压差工况下,分别测量阀芯底部流体脉动压力和阀杆振动加速度响应。对脉动压力时域信号进行幅值分析,对加速度时域信号进行谱分析。试验分析表明:调节阀内流体流动的不稳定性是引起调节阀振动的主要原因。在大开度(70%～100%)及其对应的大压差(0.25～0.27 MPa)工况下,流场最不稳定,脉动压力幅值明显增大,阀杆振动较大。需要进一步研究调节阀结构参数变化对振动的影响。     

压电驱动精密流量阀阀芯结构优化设计

以压电驱动精密流量阀的阀芯及其周围流场为研究对象,通过建立有限元模型,应用Workbench平台对阀芯及其周围流场进行流固耦合分析。首先通过Fluid Flow(CFX)模块对流体域进行流场分析,得到阀稳态时的内部流体压力场的分布规律;再将流体分析结果导入Static Structural(Ansys)模块,对阀芯固体域进行静力学分析,得到流固耦合作用下阀芯的静变形云图及Von Mises应力云图。根据流固耦合分析结果,对阀芯进行结构参数优化。优化后,在保证阀芯工作可靠性的条件下,阀芯体积减少了13.5%,实现了阀芯的轻量化。     

微传感器在调节阀稳定性试验中的应用研究

由于阀内流体流动强烈的非定常性而影响阀门工作的稳定性,甚至引起阀门的振动,危及设备的安全运行.以调节阀为研究对象,利用微小型高频动态压力传感器及其采集系统,在阀座喉部、阀碟头部等阀体内各关键部位设置测点,进行多种工况和多个方位的试验研究,并利用频谱分析方法对调节阀杆振动或不稳定工况的流场动态压力信号进行采集、处理和分析,深入研究阀内的复杂流动特性及其对阀门工作稳定性的影响,得出相应结论.     

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。     

控制阀-输流管道系统传递矩阵建模与分析

为了揭示控制阀-输流管道系统的流固耦合振动规律,研究了系统的传递矩阵模型建模方法。以一个带有单座式调节阀的固定-简支输流管道的振动分析为例,考虑调节阀内及管道内流固耦合作用,将控制阀阀体作为刚体,控制阀内部阀芯-阀杆-薄膜简化为单自由度质量-弹簧-阻尼系统,输流管道简化为弹性连续梁模型,建立了基于线性假设的控制阀-输流管道流固耦合系统的传递矩阵模型。仿真分析了给定工况下系统的固有特性和稳态简谐时域和频域响应,证明了传递矩阵模型的有效性;同时,通过与单一控制阀模型和单一输流管道模型的仿真对比,揭示了控制阀与输流管道流固耦合相互作用对系统振动响应的影响规律。     

基于流固耦合的双面动臂塔吊强度分析

塔吊在运行过程中往往伴随风载作用,尤其在风力较大的情况下塔吊易发生失稳。为验证双面动臂塔吊在强风工况下的安全性,基于流固耦合方法对双面动臂塔吊进行强度分析。首先基于有限元法对双面动臂塔吊结构的三维模型进行网格划分,获得流域计算模型和结构有限元模型;然后根据工作环境得到流体计算工况,利用CFD软件对流域模型进行仿真计算,获得风载数据;最后利用流固耦合平台将风载数据以插值的方法传递到塔吊结构模型进行流固耦合计算,获得计算工况下塔吊的应力和位移数据。仿真结果表明：在六级风作用下塔吊最大应力小于许用应力,最大位移满足要求,能够安全工作。     

基于流场计算的螺旋离心泵叶轮静力学分析

为研究螺旋离心泵叶轮结构的振动特性,首先建立螺旋离心泵内部流场三维模型,对设计工况下的螺旋离心泵内流场进行了定常数值模拟,得到了叶片表面的压力载荷分布;建立叶轮有限元模型,以螺旋离心泵全流道三维定常数值模拟计算结果为基础,利用顺序耦合技术进行了有预应力的叶轮静应力分析和模态分析,结果表明:叶轮的最大应力出现在叶片进口的轮毂处,叶轮强度满足设计要求;叶轮最大的形变区域出现在叶片进口的轮缘处;叶轮的变形域随着频率的增加而增大;叶轮的各阶固有频率远大于泵的运行频率,因此在运行过程中不易发生共振现象。     

多级降压调节阀流激振动特性分析

分析某管路系统多级降压调节阀的流激振动问题,仿真得到调节阀小开度、中等开度、全开3种工况下压力、速度、漩涡速度云图、压力脉动时域与频域特性曲线及流激振动频率范围.利用热流固耦合模态分析得到调节阀固有频率.将流激振动主频与固有频率相对比,验证调节阀工作可靠性.分析得出:随着开度增大,各级降压效果明显,大涡逐渐形成小涡,且...     

塔设备在内部流动载荷作用下的振动分析

塔设备的固有频率和相应振型由塔结构、材料特性、流动载荷以及约束等条件共同决定。当塔的振动频率与固有频率相同时将诱发共振,危害塔的正常工作。选取某石化企业的板式塔作为研究对象,在设计工况下分别采用传统理论的折算质量法与Workbench多物理场求解平台提供的流固耦合计算方法,对塔设备进行结构计算、模态分析和谐响应分析。其中流固耦合算法先对内部流场进行气液两相流稳态计算,然后对塔体进行静力结构计算,载荷条件有重力以及通过流固耦合界面施加到塔体的流动压力,计算得到了不同塔板数的塔结构位移、应力、固有频率及其振型等结果和规律。采用模态叠加法对板式塔进行了谐响应分析,得到了内部流动载荷对塔设备动响应的影响规律,为设备的安全运行提供技术支持。     

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。     

基于流固耦合的混流式水轮机转轮应力分析

混流式水轮机转轮在正常运行时,会因为水利因素导致转轮叶片发生疲劳断裂或者出现裂纹,为了让机组在合适的工况和频域区间运行,避免因为应力或是振动等问题发生叶片失效。基于流固耦合理论,采用顺序耦合法,通过建立转轮模型、CFD分析、流固耦合应力分析以及振型仿真等操作,分析额定工况和飞逸工况下的运行规律。     

基于Workbench整体叶轮流固耦合强度分析

作为许多动力机械的核心部件的叶轮,其强度及可靠性的问题日渐突出。叶轮工作时,流体力和高速旋转时的离心力为其主要载荷。基于Workbench软件对整体叶轮的内部流场和工作压力分布进行数值模拟;使用ANSYS CFX进行复杂几何形状叶轮的流体动力分析,得到了整体叶轮的流场和工作压力场及流体载荷在叶轮内部产生的等效应力分布图,并耦合了旋转离心载荷等,研究了在高压工况情况下,叶轮的载荷组成和流固耦合下的叶轮强度。     

T型航空液压管路的流固耦合振动特性分析

分支型液压管路在复杂工况条件下极易发生泄漏和断裂的事故。针对T型航空液压管路分支结合部由泵的流体压力脉动和外部机械激励产生的耦合振动问题,提出使用有限元仿真与流固耦合振动试验结合的方法进行研究。首先验证有限元方法求解管路振动问题的可行性,然后对T型管路进行模态分析和谐响应分析,探讨流体压力及管路固体弹性模量对管路振动的影响。结果表明:随着流体压力的增大,管路低阶模态受影响明显;随着弹性模量的增大,管路高阶模态受影响明显。在外力激振环境下,前3阶模态容易被激发。     

深冷工况三偏心蝶阀的结构形式分析

常规三偏心蝶阀结构形式在常温或高温工况下,阀门结构形式可以满足密封泄漏要求,保证正常开启应用。但是,在深冷工况下易发生蝶阀由于低温情况阀杆卡滞、下部端盖积液结冰抱死,导致转动不畅,且泄漏等级无法满足工况要求。因此,基于三偏心蝶阀传统结构形式加以研发设计改进完善,通过阀座密封材质选择、上部阀杆密封弹簧蓄能圈及下部阀杆防积液转动副结构改进,在深冷工况下确保蝶阀转动自如,且各项性能指标符合标准规范要求。     

锥阀空化现象及多相流耦合强度研究

为了研究锥阀空化条件下流体与阀芯之间的相互作用,通过结合ANSYS Fluent和System Coupling软件平台实现锥阀和流体间相互耦合的数值模拟,得到锥阀在内流和外流条件下双向流固耦合时的空化区域气体体积分数和单向、双向耦合时的阀芯0~3 s时段内等效应力分布云图。对比分析发现在结构突变区域空化明显,外流空化区域较大,空化程度比内流严重。在锥面上应力集中明显,最大应力集中在阀芯尖端;内流时的等效应力远大于外流时的等效应力;流固双向耦合时的等效应力大于流固单向耦合时的等效应力;流固双向耦合时的阀芯尖端的最大等效应力波动形态与气泡的波动形态有较好的一致性。     

往复式压缩机管道振动分析与优化

振动问题严重影响着压缩机管路系统的长周期安全运行。针对往复式压缩机管道振动问题,基于ANSYS有限元分析软件对振动剧烈的管路进行流体压力脉动计算与流固耦合模态分析。结果表明,诱发管路振动的主要原因是流体压力脉动频率和管道机械固有频率均落在了压缩机激振频率共振区内,增加防震管托的解决方案可以在一定程度上减弱管道振动,经对比不同约束位置的模态分析结果,确定了最合理的约束位置。     

600 MW机组二次再热减温水调节阀有限元数值研究

介绍了一种用于600 MW超临界机组二次再热减温水调节阀,利用有限元法对二次再热器减温水调节阀进行强度校核及热结构耦合分析;为了解流动特性,在不同开度工况下进行流通能力仿真计算。研究表明该阀材料选择合理,结构强度满足设计要求;流场分析得到的流通能力值与试验误差控制在3%以内,调解性能良好,对工程中二次再热减温水调节阀的设计及运行具有指导意义。     

消防车输水管道减振控制

针对消防车输水管道振动过大的问题,利用振动噪声分析系统LMS进行振动响应的试验分析,以获得振动响应幅值及其主要的频率成分。再利用有限元分析软件ADINA对其进行结构及流固耦合模态分析,并且利用其流固耦合求解器,通过计算得到管道对流体脉动的响应特性,综合分析得出管道振动的根源所在,根据一般的管道减振策略,结合试验和理论的分析结果,提出可行的解决方案,并且利用ADINA进行可靠性仿真验证。结果表明:采用的改进措施能有效地改善管道的振动情况。