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有限元法对离心叶轮的应力分析

号1引言 目前国内外的某些小型航空发动机上采用了离心式压气机,这是由于它具有不易喘振而工作稳定及在一定的增压比下轴向尺寸较短等优点的缘故,至于离心式压气机效率较低的缺点,目前已得到了改进.为了设计和验算的需要,对离心叶轮进行应力分析是很必要的. 由于离心叶轮的几何形状非常复杂,即使用微分方程也难以进行数值分析。过去通用的计算方法是将叶片当作分布在轮盘上的质量来处理,在旋转时,由于叶片产生附加离心力,以假定机轮在各个半径上材料密度的增加来计算,这方法显然是不合理的。它只考虑叶片的质里增加了机轮的离心力这一方面,而忽略了叶片可以看作机轮的加强肋,因而增加了机轮的刚性,使机轮的应力减少的另一方面。因此这种计算方法,误差较大。此外,叶片的应万状态也无法求出。. 要较精确地对离心叶轮进行应力分析,有限元法是一种较好的方法,国外自1969年起络续发表了很多篇用有限元计算离心叶轮的文章,有的将叶轮作为轴对称处理[1】,显然过于简化,难于反映叶...  (本文共12页) 阅读全文>>

《直升机技术》2004年01期
直升机技术

涡轴8发动机离心叶轮罩振动模态分析

1引言 某部直x机进行飞行后检查时,地面人员发现,发动机舱地板上有两块金属块,经检查确认系右发涡轴8发动机的离心叶轮罩通气窗断裂后的掉块。随后又相继发生了两起同类故障,且其中一台故障发动机为法产发动机。根据厂家对故障件进行冶金分析,结果表明离心叶轮罩冶金质量符合规定,断口属于疲劳断口,而离心叶轮罩在结构是非承力静止件,主要承受气动力。因此发生断裂的原因应为:当放气活门打开时,大量气流通过其窗口从放气活门排人大气,气流对离心叶轮罩产生激振,使离心叶轮罩与压气机匣配合处产生颤动磨损。长期工作后颤动磨损使配合间隙加大,振幅加大,离心叶轮罩在气流的激振下所受振动应力增加,甚至在某种特定条件下当气流的激振频率与离心叶轮罩的自振频率成倍频关系时可能产生谐振,从而引起离心叶轮罩通气窗口的疲劳断裂。据有关资料显示,国外使用的阿赫耶1型系列发动机也有类似情况发生,生产商法国透博梅卡公司因此发出了TU更改,对单发/双发直升机分别为强制/推荐执行,要...  (本文共5页) 阅读全文>>

《动力工程》2003年06期
动力工程

“可控涡”法设计离心叶轮的应用研究

为了设计出高效的离心叶轮,人们从各种角度来研究气体在叶轮内的流动规律,寻求最佳的叶轮设计方法。早期叶轮的设计都是采用一元流动设计计算方法来确定叶轮横断面上流体的平均参数及其几何参数。虽然这种设计方法目前仍然在叶轮机械的气动设计中起着重要作用,但它已经远远不能满足设计高效率叶轮的要求。随着叶轮机械设计的发展,叶轮机械的气动设计也有了相当大的发展。参考文献[1]利用“全可控涡”概念,建立了一种采用流线曲率法在叶轮流道的子午面上进行叶轮设计的设计方法,该方法突破了一元流动设计的近似假设,采用了与真实流动更为接近的物理模型,是一种很有应用前景的设计方法。目前已经推广至工程界,并已取得了显著效果[2]。但是“可控涡”设计方法还没有达到完全成熟的阶段。此方法中决定设计成功与否的关键,即如何给出子午流面上叶片涡的合理分布。这一方面需要具有较丰富的设计经验,另一方面也需要在设计过程中对设计结果不断改进以符合叶片涡的分布规律,以期最后设计出高效的...  (本文共5页) 阅读全文>>

《浙江大学学报》1985年05期
浙江大学学报

离心叶轮的气动优化问题

刖 优化问题,是工程技术界最感兴趣的问题之一。在风机、鼓风机、压缩机行业,产品的竞争能力,其主要技术基础:三一,是产品设计中具有三方面的优势:一是有良好的气动性能;二是预测的外特性曲线与实测的能一致,三是设计过程能全盘计算机化。建立这三方面的优势,提给工业空气动:吁学的任务,是建立一个符合真实流动情况的数学物理模型,把设计过程建立在反问题计算的基础上,并把反问题计算进一步建立在气动优化的基础上,正问题计算也应直接服务于反问题计算及变工况计算。本文主要结合我国新一代一批离心风机研制中,所采用的气动优化方法,就其问题的提法,方法的依据,特征以及部分优化准则进行论述。气动优化问题的提法及其主要依据与过程 气动优化问题的建立,可以有两种不同的思路,或两种不同的问题提法。第一种是.建立各种损失△g;与各部件几何形状z;之间的关系,即建立 △口i=fi(zl,x2,…z,,…xn),i=l,2,…,垅,?=1,2,…,,z。 m风机与鼓风机...  (本文共9页) 阅读全文>>

《工程热物理学报》1988年01期
工程热物理学报

利用周期性多点采样、集平均技术对离心叶轮出口流场的实验研究

一、前言 离心叶轮出口流场的特性研究对了解叶轮内部流动机理、估计扩压器性能、提高叶轮机械效率有十分重要的意义.为能快速、有效地对该流场详细测量,本文建立了微机控制的实时数据采集、分析系统,并利用微机、瞬态波形存储器发展了在叶轮转动一周时对周向各测点同时采样的技术川,同时提出了适用于单丝热线探针测量的数据处理公式.最后,本文分别对藕合无叶扩压器和叶片扩压器下的叶轮出口流场进行了测量,对气流在无叶扩压器内的流动和叶片扩压器对叶轮出口流场的影响进行了分析. 二、实验装置 实验装置由图1所示.叶轮采用后弯型单圆弧叶片,出口角15。,叶片数5,叶轮出口半径80(mm),实验转速12000(印m).扩压器采用楔形叶片,楔形角15“,当量扩张角10。,叶片数14,扩压器叶片前缘半径%(mm),出口半径173(mm).宽度同叶轮出口宽度为6.3mm.无叶扩压器与叶片扩压器可通过松开并紧螺栓互换.同时,为避免周向多测孔开设影响流场和减少热线探杆在...  (本文共5页) 阅读全文>>

《上海交通大学学报》1988年04期
上海交通大学学报

带长短叶片离心叶轮的三元流场

一、带长短叶片叶轮流场的解题思路有关流场计算公式作者在仁1〕已有详述,木文从略。1·解题关键(1)短叶片分流面S曹的确定要找到这个特殊的分流流面S盲(图1),它在短叶片前P点处自动一分为二,分解成长叶片分;究乙口卜片、气,q 、、‘J、J咚|z.*,︸ 图1分流叶片示意图S梦,和S梦:两个流面;而在尾缘后q点又合二为一。这样便将一个全长叶片流道分割成左、右(又称I、I)两个支道。这一流面的确定十分重要,有了它,就相当于计算两个全长叶片流道。应该注意到,流经短叶片表面这个分流面S梦的形状和位置事先都是不能确定的。 (2)左、右支管迭代流量G,、‘,,的确定 在对由分流面S梦分割的左、右两个支道分别沿径向求解速度梯度方程时,必须有支道流量‘:、G工:作为定解条件,而这两个支管的流量分配事先也是不能确定的。2.计算特点 (1)短叶片前、后尸、q站的确定 尸站的确定原则上可在短叶片前缘圆弧处作切线相交而成。这样,将原来有一定头部厚度的短...  (本文共5页) 阅读全文>>