離心壓縮機半開式葉輪阻尼及動應(yīng)力計算研究.pdf

1、離心壓縮機是冶金、化工、電力、石油等部門的重要動力設(shè)備，應(yīng)用十分廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，離心壓縮機的性能也逐步提升。高性能不僅使得靜載荷增大，還會導(dǎo)致離心壓縮機的振動，甚至高周疲勞破壞。尤其是離心壓縮機的葉輪，高周疲勞是其破壞的主要原因之一。葉輪的破壞不僅僅會對機組造成破壞，更會導(dǎo)致機組無法正常運行，維修以及停機所造成的損失是巨大的。
　　葉輪是離心壓縮機轉(zhuǎn)子的核心部件。在機組正常運行中，葉輪通常承受包括離心力、氣流力等復(fù)雜的載

2、荷作用，載荷引起的動應(yīng)力過高將會導(dǎo)致葉輪的高周疲勞破壞。因此，動應(yīng)力計算是葉輪設(shè)計和破壞分析中的重要環(huán)節(jié)。準(zhǔn)確計算結(jié)構(gòu)動應(yīng)力，需要同時考慮載荷以及結(jié)構(gòu)的阻尼特性。
　　本文針對某事故離心壓縮機半開式葉輪，計算了該葉輪在氣動載荷下的動應(yīng)力。葉輪表面氣動載荷由瞬態(tài)CFD(Computational Fluid Dynamics)計算獲得，由FFT(FastFourier Transformation)變換得到的載荷頻域結(jié)果表明，葉片表

3、面承受多個不同頻率激振力的影響。離心壓縮機葉輪的阻尼主要包括材料阻尼和氣動阻尼。本文基于實驗獲得的經(jīng)驗公式，研究了葉輪的材料阻尼比與動應(yīng)力以及振幅的關(guān)系。氣動阻尼方面，相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)比較有限，本文通過數(shù)值計算方法，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阻尼比，分析了各因素對氣動阻尼比的影響。以此為基礎(chǔ)，考慮材料阻尼和氣動阻尼，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，利用單向流固耦合計算了不同入口氣體