礦用大型軸流風機葉片氣固耦合動態(tài)特性分析.pdf

1、流固耦合力學(xué)是葉輪機械領(lǐng)域重要的研究課題。作為彈性結(jié)構(gòu)的大型軸流風機的長窄葉片，在工作中將與周圍的氣流形成一個非線性的氣固耦合系統(tǒng)，對其研究需要同時考慮葉片振動與變形對流場的影響以及流場對葉片的反作用，因而難度極大。本文以礦用大型軸流風機葉片為研究對象，對其在氣固耦合作用下的動力學(xué)特性進行研究，主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　首先，以葉型與ANN-2884/1400N型軸流風機葉片相同的非扭曲直葉片為研究對象，利用有限元方法對其進

2、行靜態(tài)模態(tài)計算分析，提取葉片靜態(tài)條件下的模態(tài)數(shù)據(jù)；建立葉片單流道流場模型，通過定常流場的模擬獲得流場的壓力與速度分布；將流場壓力加載到葉片上，對其進行靜力學(xué)分析，獲得定常流場下葉片的形變位移、應(yīng)力和應(yīng)變分布；對直葉片進行瞬態(tài)氣固耦合數(shù)值模擬分析，得到葉片在不同攻角及來流條件下的振動位移響應(yīng)和頻譜響應(yīng)。
　　然后，以ANN-2884/1400N型軸流風機為研究對象，建立風機轉(zhuǎn)子流場的幾何模型，通過定常流場的分析獲得流場壓力分布；將流

3、場壓力加載到葉片上，對其進行靜力學(xué)分析，獲得定常流場下葉片的形變位移、應(yīng)力和應(yīng)變分布；對葉片進行靜態(tài)模態(tài)計算分析，提取靜態(tài)條件下葉片的模態(tài)數(shù)據(jù)。將流場壓力載荷加載到葉片上，并給定葉片旋轉(zhuǎn)速度，對其進行模態(tài)計算分析，對比得到旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和氣固耦合作用對葉片模態(tài)的影響；對風機葉片在正常運行工況下進行氣固耦合數(shù)值模擬分析，研究了非定常流場作用下葉片結(jié)構(gòu)振動特性，結(jié)果表明葉片在正常運行工況下并不發(fā)生顫振，振動頻率與葉片在預(yù)應(yīng)力作用下的固有頻率接近。