壓縮機(jī)葉輪隨機(jī)振動建模與分析研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文壓縮機(jī)葉輪隨機(jī)振動建模與分析研究StudyonModelingandAnalysisforRandomVibrationofCentrifugalCompressorImpellers學(xué)21203021完成日期：20150609大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要葉輪是離心式壓縮機(jī)通過旋轉(zhuǎn)對氣體做功并使氣體壓縮的關(guān)鍵組件。氣體反作用于葉輪的壓力是典型的隨機(jī)激勵，因此

2、葉輪受隨機(jī)氣動荷載作用的響應(yīng)求解即為典型的流固耦合問題。許多工程事故中，葉輪的破壞是由隨機(jī)氣動激勵作用下材料發(fā)生高周疲勞造成的。因此對葉輪開展動應(yīng)力分析具有防止疲勞破壞和驗證葉輪可靠度的實際價值。以往工程上葉輪動應(yīng)力分析主要采用靜荷載加載或5％靜壓值加載的方法，計算均存在缺陷。為了更準(zhǔn)確地計算葉輪的動強(qiáng)度，評定葉輪失效和疲勞破壞，本文開展了具有針對性的基于動力設(shè)計的離心式葉輪隨機(jī)振動問題研究，具體內(nèi)容如下t首先，采用單向弱耦合方法求解非

3、定常氣動荷載作用下葉輪的流固耦合響應(yīng)，提取數(shù)值結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，驗證了動力計算的可信度。其次，針對葉輪流固耦合瞬態(tài)求解時，弱耦合流固交界面數(shù)據(jù)交換復(fù)雜及時域求解時間耗時較長等問題，提出了適用于任意幾何形體的葉片的表面荷載快速建模方法，此方法基于工程流體計算經(jīng)驗且滿足任意給定的數(shù)學(xué)假定。然后，文章引用求解結(jié)構(gòu)受平穩(wěn)隨機(jī)作用動響應(yīng)的虛擬激勵法，詳細(xì)介紹了虛擬激勵法基本原理，推導(dǎo)了多維多點虛擬激勵法的計算方法，給出了多維多點虛擬激勵法

4、在ANSYS上實現(xiàn)的方法及流程。此后，采用第三、四章所述方法，開展了基于動力設(shè)計的半開式葉輪隨機(jī)問題實例分析。根據(jù)葉輪受完全不相干激勵時虛擬激勵法在ANSYS中的應(yīng)用方法，第一步通過葉片表面荷載快速建模算法生成葉輪表面壓力的均值；第二步依照動應(yīng)變測試實驗結(jié)果的幅頻曲線確定設(shè)計氣動荷載的頻率成分，采用快速建立氣壓幅值任意的葉片表面荷載模型的算法，生成葉輪表面壓力脈動；第三步采用改進(jìn)周期圖法，通過編制MATLAB程序?qū)θ~輪表面壓力脈動進(jìn)行功