離心式壓縮機葉輪的隨機振動分析.pdf

1、離心式壓縮機葉輪又稱工作輪，是壓縮機中唯一對氣流做功的元件。葉輪工作中要承受壓力脈動的氣動載荷作用，考慮在氣動脈動載荷下的強度問題十分必要。如果從時域的角度提取氣動壓力時程數(shù)據(jù)進行瞬態(tài)響應分析，往往要求解微分方程，使得多載荷步瞬態(tài)分析比較費時，而且單個瞬態(tài)時程數(shù)據(jù)的分析結(jié)果不準確。由于流場是非定常、脈動的，葉輪表面的壓力具有一定程度的隨機性，因此可以采用虛擬激勵法，通過傅立葉變換將原問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程求解，不僅精度高，而且節(jié)約了大量的計

2、算時間，還可以得到頻域分析內(nèi)響應的功率譜及譜矩，便于后續(xù)的可靠度分析。
　　本文的主要工作包括:
　　首先，介紹了隨機振動的基礎知識，從概率、時域和頻域三個方面描述了隨機變量的特征值，重點概述了正態(tài)分布隨機變量的一些性質(zhì)，介紹了常用的功率譜估計方法的適用范圍及優(yōu)缺點。
　　其次，將虛擬激勵法引入壓縮機葉輪的隨機振動分析，虛擬激勵法是高效精確的隨機振動分析方法，但卻無法直接應用于現(xiàn)有的有限元軟件。本文作者編寫了Ansys

3、二次開發(fā)APDL命令流，實現(xiàn)了虛擬激勵法在有限元Ansys軟件中諧響應模塊的應用，并且構(gòu)造了一個簡單的模型，分別進行了結(jié)構(gòu)在單點激勵、一維多點以及多維多點激勵下的虛擬激勵法解析解與Ansys諧響應分析數(shù)值解的比較，相對誤差分布在0.01以下，精度滿足工程需要，驗證了該方法的正確性，進一步推廣了虛擬激勵法在工程中的應用。
　　再次，針對以上研究對葉輪實例進行分析，在考慮精度及計算效率的前提下，利用葉輪的旋轉(zhuǎn)對稱性，對單個扇區(qū)進行諧響