軸流式壓縮機(jī)葉片靜動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

1、葉片是壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件之一,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否直接影響到整機(jī)的性能,而葉片性能的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在其靜、動(dòng)態(tài)等特性上。本文以一企業(yè)設(shè)計(jì)的某型號(hào)軸流式壓縮機(jī)葉片為研究對(duì)象,采用有限元分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法,對(duì)該葉片的強(qiáng)度、固有頻率和振型進(jìn)行了研究。 首先針對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的高度扭曲性,以及采用常規(guī)建模方法不能很好將CAD模型轉(zhuǎn)化為CAE分析模型的問(wèn)題,提出將葉片各截面型線分成多段,以建立帶多條邊界曲線的實(shí)體模型。采用參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件So

2、lidWorks建立了葉片的三維實(shí)體模型,并通過(guò)數(shù)據(jù)接口將其CAD實(shí)體模型精確轉(zhuǎn)換為ANSYS環(huán)境下的CAE分析模型。 在成功建立葉片有限元分析模型的基礎(chǔ)上,采用ANSYS軟件分別計(jì)算了不同工作載荷、不同約束情況下葉片的靜態(tài)特性,得到其應(yīng)力與變形的分布規(guī)律。研究結(jié)果表明葉片的高應(yīng)力主要由離心力產(chǎn)生,高應(yīng)力區(qū)主要集中在葉根榫槽處,而氣流力則主要引起葉片的大變形,出現(xiàn)在葉頂部位。將葉根約束部位力的作用點(diǎn)內(nèi)移,能有效改善實(shí)際運(yùn)行中葉根

3、榫槽邊緣經(jīng)常出現(xiàn)裂紋的情況。 考慮到葉片動(dòng)態(tài)特性研究的必要性,又對(duì)此類(lèi)型葉片進(jìn)行了固有頻率、振型等特性的計(jì)算。前4階振型依次表現(xiàn)為1階彎曲、2階彎曲、1階扭轉(zhuǎn)和彎扭聯(lián)合。由計(jì)算得到的動(dòng)頻值繪制出了Campbell圖,分析發(fā)現(xiàn)葉片在工作轉(zhuǎn)速下存在兩個(gè)共振點(diǎn),必須對(duì)其進(jìn)行調(diào)頻。約束類(lèi)型無(wú)論對(duì)其靜頻值還是動(dòng)頻值都影響不大。 最后采用頻譜分析法測(cè)量了一級(jí)葉片的靜頻,實(shí)驗(yàn)測(cè)試值與數(shù)值計(jì)算值吻合良好,驗(yàn)證了有限元計(jì)算的準(zhǔn)確性。此外,