軸流泵葉片應(yīng)力與模態(tài)分析.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是南水北調(diào)工程的上馬，國(guó)家需要興建一批大型的泵站用于調(diào)水，軸流泵由于具備流量大揚(yáng)程低的特點(diǎn)，在南水北調(diào)東線工程中被廣泛采用。然而近年來(lái)，在泵站運(yùn)行中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)水泵葉片出現(xiàn)裂紋甚至斷裂的事故，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成不必要的損失。尤其對(duì)于大型泵站來(lái)講，其造成的后果更為嚴(yán)重。 葉片的斷裂主要是由于水泵在運(yùn)行過(guò)程中葉片受到的激振力引起的疲勞破壞或者是共振引起的共振破壞。因此，采用數(shù)值模擬技術(shù)在水泵設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)確計(jì)算水泵葉片

2、的動(dòng)靜態(tài)特性參數(shù)，對(duì)于改進(jìn)葉片設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)水泵安全運(yùn)行具有十分重要的意義。模態(tài)分析用于確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或部件的振動(dòng)特性，即結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，它們是承受動(dòng)荷載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。 本文以軸流式水泵葉輪為研究對(duì)象給出了葉輪模態(tài)分析的數(shù)學(xué)模型，并介紹了循環(huán)對(duì)稱模態(tài)分析方法。在Pro／E中完成了葉輪模型的建立，然后將其導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行網(wǎng)格劃分。通過(guò)ANSYS自帶的APDL語(yǔ)言完成了葉片水壓力的加載。計(jì)算了葉片受到不同工況水壓力作用下的

3、應(yīng)力分布情況。發(fā)現(xiàn)葉片根部?jī)蓚?cè)存在明顯的集中應(yīng)力，葉片最大應(yīng)力出現(xiàn)在水泵葉片根部的進(jìn)水側(cè)，最大位移出現(xiàn)在葉片的外緣。分別計(jì)算了軸流泵模型葉輪在空氣中的固有模態(tài)以及在受到離心力作用后的預(yù)應(yīng)力模態(tài)。計(jì)算結(jié)果表明：離心力會(huì)增加葉輪的固有頻率，但增加的幅度非常小，可以忽略不計(jì)；完成了葉輪在空氣中的固有頻率的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明數(shù)值計(jì)算結(jié)果是可信的；通過(guò)對(duì)原型泵葉輪的模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)固有頻率與葉頻的關(guān)系與模型泵葉輪相似，說(shuō)明通過(guò)模型泵葉輪的模態(tài)分析可