本文關(guān)鍵詞：離心壓縮機(jī)半開式葉輪阻尼及動(dòng)應(yīng)力計(jì)算研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：離心壓縮機(jī)是冶金、化工、電力、石油等部門的重要?jiǎng)恿υO(shè)備,應(yīng)用十分廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,離心壓縮機(jī)的性能也逐步提升。高性能不僅使得靜載荷增大,還會(huì)導(dǎo)致離心壓縮機(jī)的振動(dòng),甚至高周疲勞破壞。尤其是離心壓縮機(jī)的葉輪,高周疲勞是其破壞的主要原因之一。葉輪的破壞不僅僅會(huì)對機(jī)組造成破壞,更會(huì)導(dǎo)致機(jī)組無法正常運(yùn)行,維修以及停機(jī)所造成的損失是巨大的。葉輪是離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的核心部件。在機(jī)組正常運(yùn)行中,葉輪通常承受包括離心力、氣流力等復(fù)雜的載荷作用,載荷引起的動(dòng)應(yīng)力過高將會(huì)導(dǎo)致葉輪的高周疲勞破壞。因此,動(dòng)應(yīng)力計(jì)算是葉輪設(shè)計(jì)和破壞分析中的重要環(huán)節(jié)。準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力,需要同時(shí)考慮載荷以及結(jié)構(gòu)的阻尼特性。本文針對某事故離心壓縮機(jī)半開式葉輪,計(jì)算了該葉輪在氣動(dòng)載荷下的動(dòng)應(yīng)力。葉輪表面氣動(dòng)載荷由瞬態(tài)CFD(Computational Fluid Dynamics)計(jì)算獲得,由FFT(Fast Fourier Transformation)變換得到的載荷頻域結(jié)果表明,葉片表面承受多個(gè)不同頻率激振力的影響。離心壓縮機(jī)葉輪的阻尼主要包括材料阻尼和氣動(dòng)阻尼。本文基于實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)公式,研究了葉輪的材料阻尼比與動(dòng)應(yīng)力以及振幅的關(guān)系。氣動(dòng)阻尼方面,相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較有限,本文通過數(shù)值計(jì)算方法,得到了半開式離心葉輪不同振幅、不同模態(tài)以及不同工況下的氣動(dòng)阻尼比,分析了各因素對氣動(dòng)阻尼比的影響。以此為基礎(chǔ),考慮材料阻尼和氣動(dòng)阻尼,給出葉輪總阻尼的非線性模型。本文通過一種等效靜力分析方法,利用單向流固壀合計(jì)算了不同入口氣體溫度下,葉輪在強(qiáng)迫振動(dòng)以及共振下的動(dòng)應(yīng)力。結(jié)果表明,當(dāng)質(zhì)量流量一定、入口氣體溫度降低時(shí),氣體體積流量減小,機(jī)組偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行,此時(shí)葉輪表面氣動(dòng)載荷的主要頻率成分較設(shè)計(jì)點(diǎn)變化不大,而載荷幅值大幅增大,葉輪所受動(dòng)應(yīng)力水平也大幅提高。疲勞強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果表明,在非設(shè)計(jì)工況下,葉輪前緣葉根處安全系數(shù)較低,容易發(fā)生疲勞破壞,該結(jié)果與實(shí)際葉輪疲勞破壞位置一致。
【關(guān)鍵詞】：氣動(dòng)載荷 材料阻尼 氣動(dòng)阻尼 動(dòng)應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH452
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 主要研究內(nèi)容12-13
• 2 葉輪材料非線性阻尼的數(shù)值研究13-32
• 2.1 描述系統(tǒng)阻尼的參數(shù)之間的關(guān)系13-14
• 2.2 非線性材料阻尼計(jì)算14-31
• 2.2.1 非線性材料阻尼模型14-15
• 2.2.2 循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的有限元分析15-20
• 2.2.3 網(wǎng)格對有限元分析結(jié)果的影響20-24
• 2.2.4 離心壓縮機(jī)半開式葉輪材料阻尼計(jì)算24-28
• 2.2.5 模態(tài)對葉輪材料阻尼的影響28-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 3 葉輪氣動(dòng)阻尼計(jì)算32-46
• 3.1 氣動(dòng)阻尼數(shù)值計(jì)算方法32-33
• 3.2 氣動(dòng)阻尼計(jì)算方法驗(yàn)證33-35
• 3.3 額定工況氣動(dòng)阻尼計(jì)算35-40
• 3.4 不同工況氣動(dòng)阻尼研究40-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 考慮材料及氣動(dòng)阻尼的動(dòng)應(yīng)力計(jì)算46-65
• 4.1 材料和氣動(dòng)非線性阻尼模型46-47
• 4.2 不同運(yùn)行工況對葉輪葉片表面載荷的影響47-54
• 4.2.1 動(dòng)靜相互作用機(jī)理49-50
• 4.2.2 夏季工況葉片表面壓力載荷頻域分析50-52
• 4.2.3 冬季工況葉片表面壓力載荷頻域分析52-54
• 4.3 葉輪結(jié)構(gòu)的非線性阻尼及動(dòng)應(yīng)力計(jì)算54-64
• 4.3.1 等效靜力分析56-57
• 4.3.2 葉輪強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算57-60
• 4.3.3 葉輪共振計(jì)算60-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 5 葉輪的疲勞強(qiáng)度校核65-72
• 5.1 疲勞計(jì)算理論65-67
• 5.1.1 疲勞的定義及特征65-66
• 5.1.2 高周疲勞66
• 5.1.3 低周疲勞66-67
• 5.2 影響疲勞的因素67-69
• 5.3 某半開式離心葉輪的疲勞強(qiáng)度計(jì)算69-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況77-78
• 致謝78-79

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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2 王德俊;;常規(guī)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)中幾個(gè)系數(shù)的確定[J];機(jī)械設(shè)計(jì);1987年01期

3 文捷;王元豐;;鋼筋混凝土懸臂梁材料阻尼值計(jì)算[J];土木工程學(xué)報(bào);2008年02期

  本文關(guān)鍵詞：離心壓縮機(jī)半開式葉輪阻尼及動(dòng)應(yīng)力計(jì)算研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：306026