礦用大型軸流風(fēng)機(jī)葉片氣固耦合動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

1、流固耦合力學(xué)是葉輪機(jī)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(fēng)機(jī)的長(zhǎng)窄葉片，在工作中將與周?chē)臍饬餍纬梢粋€(gè)非線性的氣固耦合系統(tǒng)，對(duì)其研究需要同時(shí)考慮葉片振動(dòng)與變形對(duì)流場(chǎng)的影響以及流場(chǎng)對(duì)葉片的反作用，因而難度極大。本文以礦用大型軸流風(fēng)機(jī)葉片為研究對(duì)象，對(duì)其在氣固耦合作用下的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　首先，以葉型與ANN-2884/1400N型軸流風(fēng)機(jī)葉片相同的非扭曲直葉片為研究對(duì)象，利用有限元方法對(duì)其進(jìn)

2、行靜態(tài)模態(tài)計(jì)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(chǎng)模型，通過(guò)定常流場(chǎng)的模擬獲得流場(chǎng)的壓力與速度分布；將流場(chǎng)壓力加載到葉片上，對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)分析，獲得定常流場(chǎng)下葉片的形變位移、應(yīng)力和應(yīng)變分布；對(duì)直葉片進(jìn)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(lái)流條件下的振動(dòng)位移響應(yīng)和頻譜響應(yīng)。
　　然后，以ANN-2884/1400N型軸流風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，建立風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子流場(chǎng)的幾何模型，通過(guò)定常流場(chǎng)的分析獲得流場(chǎng)壓力分布；將流

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