發(fā)布時(shí)間：2018-07-17 03:53

【摘要】：離心通風(fēng)機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)使用非常廣泛的一類(lèi)機(jī)械設(shè)備,在電力、石油、化工等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,其能否安全運(yùn)行直接關(guān)系著各個(gè)生產(chǎn)部門(mén)的經(jīng)濟(jì)效益。葉輪是風(fēng)機(jī)最為關(guān)鍵的部件,它的強(qiáng)度不足或疲勞破壞會(huì)造成風(fēng)機(jī)事故。傳統(tǒng)的葉輪強(qiáng)度計(jì)算方法對(duì)葉輪進(jìn)行了大量的簡(jiǎn)化,導(dǎo)致計(jì)算誤差一般較大,這給評(píng)估葉輪的安全性帶來(lái)一定的困難,而采用有限元法可以較好地解決這一問(wèn)題。 本文以G4-73No.8D離心通風(fēng)機(jī)葉輪為研究對(duì)象,考慮風(fēng)機(jī)工作時(shí)葉輪變形對(duì)流場(chǎng)的影響和三種載荷離心力、重力和氣動(dòng)力對(duì)葉輪變形和應(yīng)力的影響,采用計(jì)算流體力學(xué)軟件CFX對(duì)風(fēng)機(jī)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬、有限元軟件ANSYS對(duì)葉輪結(jié)構(gòu)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,并以MFX-ANSYS/CFX為數(shù)據(jù)耦合平臺(tái),應(yīng)用弱耦合方法對(duì)葉輪進(jìn)行流固耦合數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明：流固耦合作用對(duì)風(fēng)機(jī)流場(chǎng)影響很小,可以忽略不計(jì),但對(duì)葉輪的變形和應(yīng)力大小具有一定影響,其中使葉輪最大總變形量降低2.5%,最大等效應(yīng)力值提高3.6%�？紤]預(yù)應(yīng)力效應(yīng)使葉輪固有頻率提高,但各階固有頻率提高幅度不同,最大提高幅度為2.6%,在葉輪所受的三種載荷中,離心力對(duì)固有頻率的提高起決定作用,其余兩種載荷的影響可以忽略不計(jì)。對(duì)葉輪的頻率余量進(jìn)行了計(jì)算,研究發(fā)現(xiàn)葉輪的固有頻率部分落入局部共振區(qū)域,但由于該區(qū)域的變形量和等效應(yīng)力都較小,且等效應(yīng)力遠(yuǎn)小于葉輪材料的疲勞極限,所以不會(huì)發(fā)生葉輪的疲勞破壞。
[Abstract]:Centrifugal fan is a kind of mechanical equipment widely used in industrial production department. It plays an important role in electric power, petroleum, chemical industry and so on. Its safe operation is directly related to the economic benefit of each production department. Impeller is the most important component of fan. Its insufficient strength or fatigue failure will cause fan accident. The traditional calculation method of impeller strength has made a great deal of simplification of impeller, which leads to a large calculation error, which brings some difficulties to evaluate the safety of impeller, and the finite element method can solve this problem well. In this paper, the impeller of G4-73 No. 8D centrifugal fan is taken as the research object. The influence of the flow field of impeller deformation and three kinds of load centrifugal force, gravity and aerodynamic force on the deformation and stress of impeller are considered. The flow field of the fan is simulated by CFX, and the impeller structure field is simulated by the finite element software ANSYS. Using MFX-ANSYS / CFX as the data coupling platform, the weak coupling method is used to simulate the fluid-solid coupling of the impeller. The simulation results show that the fluid-solid coupling has little effect on the fan flow field and can be ignored, but it has a certain influence on the impeller's deformation and stress, among which the maximum total deformation of the impeller is reduced by 2.5 and the maximum equal effect force value is increased by 3.6. Considering the prestress effect, the inherent frequency of impeller is increased, but the amplitude of natural frequency of each order is different, and the maximum increase amplitude is 2.6. In the three kinds of loads to which the impeller is subjected, the centrifugal force plays a decisive role in the increase of the natural frequency. The effects of the other two loads are negligible. The frequency allowance of impeller is calculated. It is found that the natural frequency of impeller falls into the local resonance region, but the deformation and equivalent stress in this region are small, and the equal effect force is much smaller than the fatigue limit of impeller material. Therefore, there will be no fatigue damage of impeller.
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TH432

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本文編號(hào)：2128887