帶分流葉片葉輪的模型重建及其性能分析.pdf

1、葉輪機(jī)械作為主要部件廣泛應(yīng)用在航空航天航海、地面推進(jìn)系統(tǒng)、能源動(dòng)力、石油化工等行業(yè)。帶分流葉片整體葉輪在工作狀態(tài)下內(nèi)部流動(dòng)特性復(fù)雜，強(qiáng)度和振動(dòng)問題是導(dǎo)致故障的主要原因。本文實(shí)現(xiàn)了一種帶分流葉片整體葉輪的實(shí)體模型重建，分析了該重建葉輪的氣動(dòng)特性、強(qiáng)度和振動(dòng)模態(tài)以及單向流固耦合場(chǎng)對(duì)強(qiáng)度和模態(tài)的影響。論文的主要工作內(nèi)容和取得的成果如下：
　　1、利用Imageware及UG軟件，采用基于特征提取的重建方法，實(shí)現(xiàn)了一種帶分流葉片葉輪的實(shí)體

2、模型重建，并給出了具體的重建方案。
　　2、利用ANSYSWorkbench及自帶的CFX軟件分析了重建葉輪的氣動(dòng)特性，繪制了葉輪流量特性曲線。結(jié)果表明重建葉輪的流場(chǎng)分布均勻、從進(jìn)口到出口處壓力增加均勻，在設(shè)定轉(zhuǎn)速及背壓下葉輪壓比高、效率高，葉輪設(shè)計(jì)優(yōu)良。當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速較高時(shí)，葉輪尾緣處出現(xiàn)一定程度的回流和漩渦。
　　3、使用ANSYSWorkbench軟件分析了葉輪的強(qiáng)度及模態(tài)。分析給出了葉輪的最高安全轉(zhuǎn)速，低周疲勞臨界轉(zhuǎn)速及

3、臨界轉(zhuǎn)速。結(jié)果表明重構(gòu)葉輪最大應(yīng)力出現(xiàn)在葉輪下端面靠近中心孔的輪轂處，葉片上最大應(yīng)力集中在葉片前緣靠近葉根處。葉片前緣靠近葉尖處振動(dòng)時(shí)振幅最大，發(fā)生局部共振的可能性最大，在非定常氣動(dòng)力載荷以及其它激振力的長期作用下，葉片前緣處容易形成高周疲勞斷裂。
　　4、運(yùn)用ANSYSWorkbench軟件分析了葉輪在流固耦合場(chǎng)下的強(qiáng)度及模態(tài)。分析結(jié)果表明氣動(dòng)力對(duì)葉輪的強(qiáng)度有一定影響，氣動(dòng)力導(dǎo)致葉輪的應(yīng)力增大，然而葉輪的變形有微小的減少；同時(shí)，