離心式壓縮機(jī)葉輪的隨機(jī)振動(dòng)分析.pdf

1、離心式壓縮機(jī)葉輪又稱工作輪，是壓縮機(jī)中唯一對氣流做功的元件。葉輪工作中要承受壓力脈動(dòng)的氣動(dòng)載荷作用，考慮在氣動(dòng)脈動(dòng)載荷下的強(qiáng)度問題十分必要。如果從時(shí)域的角度提取氣動(dòng)壓力時(shí)程數(shù)據(jù)進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)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(fèi)時(shí)，而且單個(gè)瞬態(tài)時(shí)程數(shù)據(jù)的分析結(jié)果不準(zhǔn)確。由于流場是非定常、脈動(dòng)的，葉輪表面的壓力具有一定程度的隨機(jī)性，因此可以采用虛擬激勵(lì)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(jì)

2、算時(shí)間，還可以得到頻域分析內(nèi)響應(yīng)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(jī)振動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)，從概率、時(shí)域和頻域三個(gè)方面描述了隨機(jī)變量的特征值，重點(diǎn)概述了正態(tài)分布隨機(jī)變量的一些性質(zhì)，介紹了常用的功率譜估計(jì)方法的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)。
　　其次，將虛擬激勵(lì)法引入壓縮機(jī)葉輪的隨機(jī)振動(dòng)分析，虛擬激勵(lì)法是高效精確的隨機(jī)振動(dòng)分析方法，但卻無法直接應(yīng)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(shí)現(xiàn)了虛擬激勵(lì)法在有限元Ansys軟件中諧響應(yīng)模塊的應(yīng)用，并且構(gòu)造了一個(gè)簡單的模型，分別進(jìn)行了結(jié)構(gòu)在單點(diǎn)激勵(lì)、一維多點(diǎn)以及多維多點(diǎn)激勵(lì)下的虛擬激勵(lì)法解析解與Ansys諧響應(yīng)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(yàn)證了該方法的正確性，進(jìn)一步推廣了虛擬激勵(lì)法在工程中的應(yīng)用。
　　再次，針對以上研究對葉輪實(shí)例進(jìn)行分析，在考慮精度及計(jì)算效率的前提下，利用葉輪的旋轉(zhuǎn)對稱性，對單個(gè)扇區(qū)進(jìn)行諧響