本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜工況下離心壓縮機(jī)葉片疲勞壽命預(yù)測(cè)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：離心壓縮機(jī)在航天、石油化工、能源、冶金等部門廣泛應(yīng)用。在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行是整條生產(chǎn)線安全生產(chǎn)的保障,特別是近年來大型空分設(shè)備和百萬噸乙烯工程都對(duì)國產(chǎn)大流量壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、研發(fā)提出了挑戰(zhàn)。離心壓縮機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中葉輪葉片斷裂事故時(shí)有發(fā)生,給機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和工作人員的人身安全帶來嚴(yán)重的危害甚至是災(zāi)難性的后果。研究表明,葉片的斷裂多為疲勞破壞所致。所以,深入研究葉輪葉片發(fā)生疲勞破壞的機(jī)理,合理的預(yù)測(cè)葉輪的壽命,對(duì)于提高離心壓縮機(jī)的性能和可靠性具有重要的意義。針對(duì)離心壓縮機(jī)葉片的疲勞破壞問題,本文通過分析離心壓縮機(jī)的工作流程以及葉片上的載荷情況,將離心壓縮機(jī)的工作狀態(tài)劃分為啟停、額定作業(yè)以及旋轉(zhuǎn)失速；利用ANSYS-CFX和ANSYS-Static Structural分別對(duì)各個(gè)工作狀態(tài)進(jìn)行流場(chǎng)分析以及流固耦合分析；并結(jié)合簡(jiǎn)化葉輪焊接結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù),分別計(jì)算各個(gè)工作狀態(tài)下的損傷,對(duì)服役狀態(tài)下葉輪葉片的剩余壽命進(jìn)行了估算。根據(jù)本文的研究,額定作業(yè)狀態(tài)對(duì)葉片的損傷極為有限,可以忽略。離心壓縮機(jī)的啟停以及旋轉(zhuǎn)失速均能對(duì)葉片結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞損傷累積。尤其是旋轉(zhuǎn)失速,作為高頻激振,對(duì)壽命的影響更加明顯,是造成葉片疲勞斷裂失效的根本原因之一。因此,本文機(jī)組葉輪葉片在做壽命預(yù)測(cè)時(shí)綜合考慮了啟停載荷以及旋轉(zhuǎn)失速的作用。本文的研究為實(shí)際生產(chǎn)中解決葉片疲勞破壞問題以及合理預(yù)測(cè)葉片壽命提供了參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：離心壓縮機(jī) 葉片 復(fù)雜工況 疲勞 壽命預(yù)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH452
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題來源及研究意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文的主要工作12-14
• 第2章 離心壓縮機(jī)的工作流程與載荷分析14-22
• 2.1 離心壓縮機(jī)的工作剖面14-20
• 2.1.1 離心壓縮機(jī)的啟動(dòng)14-16
• 2.1.2 壓縮機(jī)作業(yè)16
• 2.1.3 離心壓縮機(jī)的停機(jī)16-17
• 2.1.4 本文研究機(jī)組工作剖面的確定17-20
• 2.2 離心壓縮機(jī)首級(jí)葉輪葉片的載荷分析20-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 第3章 離心壓縮機(jī)額定作業(yè)狀態(tài)的數(shù)值模擬22-48
• 3.1 CFD基本方程與理論22-30
• 3.1.1 計(jì)算流體力學(xué)22-23
• 3.1.2 CFD基本控制方程23-24
• 3.1.3 湍流模型24-28
• 3.1.4 壁面函數(shù)理論28-30
• 3.2 葉輪機(jī)械非定常流動(dòng)的分類30-32
• 3.2.1 固有非定常問題30-31
• 3.2.2 條件非定常問題31-32
• 3.3 離心壓縮機(jī)流場(chǎng)非定常性結(jié)構(gòu)來源32-37
• 3.3.1 進(jìn)氣室結(jié)構(gòu)32-34
• 3.3.2 進(jìn)口導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)34-37
• 3.4 額定作業(yè)工況下的數(shù)值模擬37-42
• 3.4.1 全流道流體域模型的建立38-39
• 3.4.2 邊界條件39-40
• 3.4.3 計(jì)算結(jié)果及分析40-42
• 3.5 額定作業(yè)工況下的流固耦合分析42-46
• 3.5.1 編輯葉輪材料實(shí)常數(shù)42-43
• 3.5.2 葉輪模型的建立43-44
• 3.5.3 載荷及約束條件44
• 3.5.4 計(jì)算結(jié)果及分析44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-48
• 第4章 離心壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)失速狀態(tài)的數(shù)值模擬48-59
• 4.1 旋轉(zhuǎn)失速機(jī)理48-49
• 4.2 離心壓縮機(jī)首級(jí)葉輪旋轉(zhuǎn)失速非定常數(shù)值模擬49-52
• 4.2.1 流體域模型的建立50
• 4.2.2 邊界條件50
• 4.2.3 計(jì)算結(jié)果及分析50-52
• 4.3 旋轉(zhuǎn)失速下的流固耦合分析52-58
• 4.3.1 葉輪材料實(shí)常數(shù)編輯及模型的建立53
• 4.3.2 載荷及約束條件53
• 4.3.3 計(jì)算結(jié)果及分析53-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 離心壓縮機(jī)葉輪葉片的壽命分析59-72
• 5.1 葉輪葉片的疲勞分析方法59-63
• 5.1.1 S-N曲線59-61
• 5.1.2 平均應(yīng)力的處理61-62
• 5.1.3 Miner損傷累積理論62-63
• 5.2 葉輪材料及葉片焊接接頭S-N曲線63-66
• 5.3 啟停階段葉輪葉片損傷計(jì)算66-67
• 5.4 額定作業(yè)狀態(tài)下葉輪葉片損傷計(jì)算67-68
• 5.5 旋轉(zhuǎn)失速工況下葉輪葉片損傷計(jì)算68-70
• 5.6 葉輪壽命預(yù)測(cè)算例70-71
• 5.7 本章小結(jié)71-72
• 第6章 結(jié)論與展望72-73
• 6.1 本文結(jié)論72
• 6.2 工作展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況76-77
• 附錄A77

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：473809