LNG作為一種新型的清潔能源,在世界范圍內(nèi)得到廣泛的運(yùn)用,逐漸成為與石油和煤并駕齊驅(qū)的支柱能源之一,在LNG開采與運(yùn)輸過程中,LNG低溫潛液泵作為最主要的動(dòng)力設(shè)備,工作溫度為-162℃,在低溫作用下轉(zhuǎn)子部件將會(huì)發(fā)生收縮變形,導(dǎo)致泵卡死不能正常運(yùn)行,所以對(duì)泵的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)特性研究具有十分重要的意義。本文以某一LNG低溫潛液泵為研發(fā)目標(biāo),優(yōu)化了LNG低溫潛液泵葉輪和導(dǎo)葉水力模型,重點(diǎn)研究了泵的轉(zhuǎn)子部件在不同流量和不同溫度下的應(yīng)力分布與熱變形,并對(duì)轉(zhuǎn)子部件進(jìn)行強(qiáng)度校核。同時(shí),對(duì)泵的轉(zhuǎn)子部件進(jìn)行干態(tài)無預(yù)應(yīng)力、干態(tài)有預(yù)應(yīng)力和LNG介質(zhì)中的模態(tài)分析,在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上分析各階臨界轉(zhuǎn)速,預(yù)測(cè)了泵在運(yùn)行時(shí)發(fā)生共振的可能性。最后,以模態(tài)分析為基礎(chǔ)進(jìn)行諧響應(yīng)分析,分析不平衡載荷對(duì)位移幅值和加速度幅值的影響,為L(zhǎng)NG低溫潛液泵的安全可靠運(yùn)行提供了設(shè)計(jì)依據(jù)和指導(dǎo)。本文的主要研究工作及取得的成果如下:（1）根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo),設(shè)計(jì)了三種水力模型方案,基于CFD方法預(yù)測(cè)了泵的外特性及內(nèi)部流場(chǎng),優(yōu)選了第一種水力方案,數(shù)值模擬結(jié)果表明,在LNG低溫潛液泵葉輪出口與導(dǎo)葉相結(jié)合處由于受到動(dòng)靜干涉的作用,產(chǎn)生比較大的能量損... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

單向流固耦合流程圖

fs2.3 流固耦合計(jì)算方法ANSYS 主要采用的算法是分離解法，從數(shù)據(jù)的傳遞方向上看，可以把流固耦合分為兩大類：?jiǎn)蜗蛄鞴恬詈戏治觯╫ne-way coupling）和雙向流固耦合分析（two-way coupling）。從流固耦合的松緊程度來看，又可以把流固耦合分為緊耦合和弱耦合兩大類，即強(qiáng)耦合和弱耦合。對(duì)于單向流固耦合分析而言，流固耦合面上的數(shù)據(jù)傳遞是單向的，即把全流場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果加載到結(jié)構(gòu)場(chǎng)上，并把此作為結(jié)構(gòu)場(chǎng)的邊界條件對(duì)其進(jìn)行求解，然而并沒有相應(yīng)的數(shù)據(jù)從結(jié)構(gòu)場(chǎng)傳遞給流場(chǎng)。也就是說，單向流固耦合只考慮到流場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)場(chǎng)的影響，從而忽略了結(jié)構(gòu)場(chǎng)對(duì)流場(chǎng)的作用。正因?yàn)槿绱�，單向流固耦合多運(yùn)用于流場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)場(chǎng)影響較大而結(jié)構(gòu)場(chǎng)對(duì)流場(chǎng)的影響可以忽略不計(jì)的情況。圖 2-1 所示為單向流固耦合分析的流程圖。

這時(shí)就需要運(yùn)用到動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)以達(dá)到良好的網(wǎng)格重鑄，從而確保計(jì)算能夠順利進(jìn)行。圖 2-2 所示為雙向流固耦合分析的流程圖。所謂強(qiáng)耦合就是將流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)通過單元矩陣直接耦合到控制方程中，并進(jìn)行直接求解。而弱耦合就是分別對(duì)流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)進(jìn)行求解，通過將前一物理場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果作為后一物理場(chǎng)的邊界條件來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)場(chǎng)的耦合。由于強(qiáng)耦合過程是直接求解流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)的控制方程，是在同一時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)對(duì)流場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)的控制方程進(jìn)行直接求解，不存在時(shí)間滯后的問題，在計(jì)算流體力學(xué)領(lǐng)域算是比較先進(jìn)的理論方法。但是強(qiáng)耦合也有其比較明顯的缺陷，由于計(jì)算過程的繁雜，在整個(gè)計(jì)算過程中需要消耗大量的計(jì)算機(jī)資源，并且計(jì)算結(jié)果比較難收斂，所以強(qiáng)耦合計(jì)算方法在實(shí)際的工程應(yīng)用上并沒有得到推廣，目前僅僅應(yīng)用在電磁-結(jié)構(gòu)、熱-結(jié)構(gòu)等相對(duì)比較簡(jiǎn)單的問題中。圖 2-3 所示即為強(qiáng)耦合分析的流程圖。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2934952