基于流固耦合的汽车空调多翼离心通风机气动声学特性分析

建立了一个简单几何模型,通过试验验证得出双向流固耦合计算比非耦合计算准确性更高的结论。以某汽车空调系统的多翼离心通风机为研究对象,分析了蜗壳流固耦合作用对通风机气动噪声的影响。利用CFX和ANSYS软件分别进行流场和结构计算。以MFX-ANSYS/CFX为数据耦合平台,采用双向同步求解的方法,对通风机内流场和蜗壳结构响应进行联合求解,并将耦合计算结果与非耦合计算结果进行对比。结果表明,流固耦合作用使得流场压力脉动增强;在考虑流固耦合作用影响后,离心通风机叶轮出口处及蜗壳气道内表面的声功率级明显增大,通风机出口处的气动噪声值增大了5.24dB。     

离心风机叶轮的流固耦合强度分析

针对某离心风机叶轮结构的可靠性分析,利用ANSYS Workbench软件对其进行数值模拟,研究了离心风机叶轮结构的强度。首先,根据叶轮工作要求的需要,运用UG建立叶轮几何模型;其次,通过第三方平台得到叶轮模型的igs格式并导入到ANSYS Workbench Geometry中,完成叶轮中流体域的三维建模;最后,通过FSI接口实现流体与结构之间的数据共享,完成流固耦合分析。流固耦合分析得到结构的应力和变形,计算结果表明,该叶轮满足强度要求,得出工作状态下的气体压力是影响叶轮结构安全的主要因素的结论。     

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。     

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。     

跨音速离心压缩机叶轮分流叶片的数值研究

利用三维数值模拟的方法对一跨音速离心压缩机进行了气动设计优化分析,研究了变叶片数和分流叶片结构对叶轮以及级性能的影响.结果表明:在固定叶片数下,不同长度的分流叶片在小流量下性能差距不大,但是在大流量工况下,带有长分流叶片的叶轮性能迅速下降;不应该简单地选择长叶片的截短作为分流叶片,分流叶片的型线优化同样有必要,也应该引起足够的重视;对本文算例,通过对不同叶片数、不同分流叶片形式的研究,最终确定18~20为最佳叶片范围,其整体性能优于原设计.     

离心压缩机叶轮分流叶片对性能的影响

某离心压缩机三元流叶轮由于在入口处无加工空间,因此改为带有分流叶片的叶轮。为了验证改造后的叶轮是否满足设计参数以及和原始叶轮的异同,采用了数值方法对原始叶轮和改造后的叶轮进行了数值分析。结果表明,两种均满足设计要求,并且改造后的叶轮性能要好于原始叶轮。这是由于原始叶轮在入口处的相对马赫数较大,因此所引起的摩擦损失也略大。     

流固耦合的机械搅拌叶片强度分析

为了探究某钢厂三叶螺旋搅拌器在流体状态下搅拌器真实的应力和应变大小，利用软件Fluent和Workbench，采用多重参考系法（MRF），流体体积函数（VOF）和标准的湍流模型对螺旋搅拌器进行单向流固耦合数值模拟，得到搅拌器流场分布特点和静力分析情况。分析发现搅拌槽内最大流速位于搅拌头附近区域的流体，而搅拌槽内流场的速度来源于搅拌头的转动，最大速度值约为1.1 m/s；搅拌器最大压力出现在搅拌器底部区域，最大压力约为2270 Pa；搅拌器最大应力出现在搅拌桨叶根部区域，此处为搅拌桨叶与搅拌轴连接处，容易产生应力集中现象，最大应力约为0.241 MPa；最大形变发生在搅拌头底部区域，由于流体压力较大，磨损比较严重，最大变形量约为0.001517 mm。     

流固耦合下轴流压气机叶片振动特性数值研究

气流扰动触发的叶片振动是导致叶片疲劳失效的主要原因,针对此问题,首先,建立叶片流固耦合时域计算模型,研究叶片振动特性,并进行叶片失效分析;其次,建立压气机叶片振动分析模型,结合叶片振动试验来验证模型的有效性;然后,考虑气体与叶片的耦合作用,通过数值仿真模拟得到典型工况下的叶片表面气动载荷,并将其引入旋转叶片有限元振动分析模型进行叶片振动响应计算;最后,引入坎贝尔图确定叶片危险工况,得到危险工况下的叶片动应力分布,并进行叶片疲劳失效分析。结果表明:临界工况下叶片振动应力分布与发生共振的模态振型密切相关;临界转速下叶片发生的1阶共振是造成叶片失效的主因。     

大型离心压缩机叶轮叶片疲劳可靠性分析

研究了国产某型号离心压缩机叶轮叶片的疲劳寿命可靠性设计,探讨了其疲劳破坏寿命的预报方法,发现决定叶片疲劳寿命的工作应力有两个:稳态应力水平和交变应力水平.任何一个应力水平过高,都会导致疲劳寿命降低;降低稳态应力水平可以通过结构优化设计来实现,降低交变应力水平主要靠运行管理来控制.     

离心压缩机级的数值试验及分析

在自行开发的离心压缩机建模参数化软件平台上，对含分流叶片的离心压缩机级进行了数值试验，给出了级的总性能曲线和叶轮出口流场分布等结果。结果表明：离心叶轮分流叶片的位置、叶片出口的形状、扩压器宽度，以及蜗壳型式等方面的不同选择都会对压缩机的性能造成明显的影响。     

调速型液力偶合器叶片流固耦合分析

液力偶合器叶片流固耦合分析的目的在于研究液力偶合器叶片变形与流场间相互作用的规律,为液力偶合器叶片设计提供依据。以CFD技术模拟调速型液力偶合器内部流体的流动,分析液力偶合器叶片表面的压力分布;应用有限元方法,计算出液力偶合器叶片的应力分布与位移,对叶片与流体的耦合过程进行数值模拟。分析结果表明,叶片变形导致的压力增大是叶片断裂的主要原因,最大限度地减小叶片变形是提高液力偶合器使用寿命的有效途径。     

叶片断裂破坏与气动非定常脉动的关联分析

在离心压气机实际的工况运行中,流量通常在一个区间内变化,如果流量超出稳定工作范围,在叶轮流道中可能会引起旋转失速甚至喘振等非稳定性流动现象,极易引发叶片的疲劳断裂[1].本文基于某型压气机在实际运行中发生叶片叶顶断裂事故,利用CFD软件NUMECA进行数值计算分析,主要从气动方面分析其在各个流量下的流动情况.从非定常流动特征方面深入分析其破坏机理.结果表明在一定的流量下,流场中的压力脉动非常强烈,极有可能引发叶片的疲劳破坏.本研究为压缩机叶片的疲劳破坏机理力学分析提供了可靠的理论依据和坚实的数据基础.     

叶片前缘载荷分布对大流量系数离心压缩机叶轮性能的影响

本文主要针对大流量系数模型级的叶轮叶片载荷分布进行研究,通过改变叶片前缘载荷(叶片0~20%无量纲中弧线长)分布来设计不同形式叶轮,并进行了数值模拟分析,通过对流场的分析和性能曲线的对比,研究叶片前缘载荷对叶轮性能的影响,研究发现不同的载荷分布形式使得压缩机的性能曲线也有不同程度的左右偏移,叶轮内部流场也有较大差别,分析结果可为大流量系数模型级叶轮结构的优化设计与性能提高提供理论依据,同时为大流量系数压缩机的开发提供参考。     

基于离心泵全流场的流固耦合分析

运用ANSYS workbench软件,选取IS100-65-200型单级单吸离心泵作为研究对象,对离心泵包括叶轮、螺母和轴等转子系统进行单向流固耦合分析。在流固耦合计算中,施加到固体结构的流场载荷不仅有叶轮和蜗壳内部流场,同时还考虑了叶轮前后腔的流场载荷;对转子系统力学分析仅对轴承与轴接触处采用轴向和径向约束较符合实际的约束条件。此外,为了解泵转子系统的固有频率和临界转速等问题,本文还对转子系统进行了模态分析,得到了其固有频率和振型,并将计算得到的临界转速与常规的临界转速计算结果进行了对比分析。     

后向式离心通风机长短叶片的数值研究

为了研究短叶片对后向式离心通风机性能的影响,对某风机厂的JMF No4.3A型离心风机加短叶片的叶轮模型进行了数值研究.数值方法采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法.主要研究了长短叶片数、短叶片长度、短叶片周向位置以及短叶片的安装角度对后向式离心通风机性能的影响.为方便比较,计算结果做成了无因次曲线的形式.结果表明:对后向式离心通风机而言,短叶片长度影响风机的做功能力和效率:短叶片的周向位置则对压力和效率均有较大影响.特别是对效率的影响最大;而短叶片的安装角度则对风机的性能影响较小.     

分流叶片对离心压缩机性能影响的数值分析

以一种高压比离心式空气压缩机为研究对象,主要针对不同的分流叶片长度,采用商用软件ANSYS-CFX 对其叶轮内部三维流场进行数值模拟计算。计算结果表明,应用分流叶片可以不同程度提升该压缩机的整体性能,最大可提高效率2%以上。通过对比各计算结果的熵分布云图,分析了分流叶片长度对压缩机性能造成影响的原因。     

叶片型线对离心风机性能影响的研究

首先对某采用双圆弧叶片的高效离心风机进行实验和数值对比,并在叶轮前盘形状、轮盖和叶片进出口安装角都相同的情况下,分析了采用双圆弧叶片和等减速叶型的模型风机的性能变化。结果表明,使用双圆弧长短叶片风机模型的稳定工况范围更宽、全压更高,等减速模型则在设计流量和小流量下效率更高、流动损失更小。