離心壓縮機(jī)半開(kāi)式葉輪阻尼及動(dòng)應(yīng)力計(jì)算研究

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1、犬－＇ｉｔ拔大愛(ài)ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ碩士芽位記文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ—參３｜｜＾離心壓縮機(jī)半開(kāi)式葉輪阻尼及動(dòng)應(yīng)力計(jì)算研究動(dòng)力機(jī)械及工程學(xué)科專業(yè)＿＿＿＿＿＿吳俊男作者姓名王曉放教授指導(dǎo)教師徐勝利講師————答辯日期２０１５年６月碩士學(xué)位論文離心壓縮機(jī)半開(kāi)式葉輪阻尼及動(dòng)應(yīng)力計(jì)算研究ｏｆ－ＳｔｕｄｙＤａｍｉｎａｎｄＤｎａｍｉｃＳｔｒｅｓｓｆｏｒＳｅｍｉｏｐｅｎｐｇｙＣｅｎｔｒｉｆｕａｌＣｏｍｒｅｓｓｏｒＩｍｅｌｌｅｒ

2、ｓｇｐｐ作者姓名：吳俊男學(xué)科、專業(yè)：動(dòng)力機(jī)械及工程學(xué)號(hào)：２１２１００７０指導(dǎo)教師：王曉放教授徐勝利講師完成日期：２０１５年６月大違理工大摩ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明：作者鄭重聲明所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研宄成果，也不包含其他己申請(qǐng)學(xué)位或其他用途使用過(guò)的成果一。與我同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確

3、的說(shuō)明并表示了謝意。。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任學(xué)位論文題目：忘誠(chéng)加＾不４：ｉ十算ｆｔ／外／ｒ年／月丨作者簽名＝Ｍｔｌ？日期：日大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要離心壓縮機(jī)是冶金、化工、電力、石油等部門的重要?jiǎng)恿υO(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(jī)的性能也逐步提升。高性能不僅使得靜載荷增大，還會(huì)導(dǎo)致離心壓縮機(jī)的振動(dòng)，，甚至高周疲勞破壞。尤其是離心壓縮機(jī)的葉輪高周疲勞是其一破壞的主要原因之。葉輪的破壞不僅僅會(huì)對(duì)機(jī)組造成破壞，更會(huì)導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行，維修以及停機(jī)所造成的損失是巨大的。葉輪是離心壓縮機(jī)

4、轉(zhuǎn)子的核心部件。在機(jī)組正常運(yùn)行中，葉輪通常承受包括離心力、氣流力等復(fù)雜的載荷作用，載荷引起的動(dòng)應(yīng)力過(guò)高將會(huì)導(dǎo)致葉輪的高周疲勞破壞。因此，動(dòng)應(yīng)力計(jì)算是葉輪設(shè)計(jì)和破壞分析中的重要環(huán)節(jié)。準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力，需要同時(shí)考慮載荷以及結(jié)構(gòu)的阻尼特性。本文針對(duì)某事故離心壓縮機(jī)半開(kāi)式葉輪，計(jì)算了該葉輪在氣動(dòng)載荷下的動(dòng)應(yīng)力。葉輪表面氣動(dòng)載荷由瞬態(tài)ＣＦＤ（ＣｏｍｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｎａｍｉｃｓ）計(jì)算獲得，ＦＦＴ（ＦａｓｔｐｉｄＤｙ由ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）變換得到的載荷頻域結(jié)果表明，葉片表面承受多個(gè)不同頻率激振力的影響。離心壓縮機(jī)

5、葉輪的阻尼主要包括材料阻尼和氣動(dòng)阻尼。本文基于實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)公式，研究了葉輪的材料阻尼比與動(dòng)應(yīng)力以及振幅的關(guān)系。氣動(dòng)阻尼方面，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較有限，本文通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法，得到了半開(kāi)式離心葉輪不同振幅、不同模態(tài)以及不同工況下的氣動(dòng)阻尼比，分析了各因素對(duì)氣動(dòng)阻尼比的影響。以此為基礎(chǔ)，考慮材料阻尼和氣動(dòng)阻尼一，給出葉輪總阻尼的非線性模型。本文通過(guò)種等效靜力分析方法，利用單向流固親合計(jì)算了不同入口氣體溫度下，葉輪在強(qiáng)迫振動(dòng)以及共振下的動(dòng)一應(yīng)力，，，。結(jié)果表明當(dāng)質(zhì)量流量定、入口氣體溫度降低時(shí)氣體體積流量減小機(jī)組偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行，此時(shí)葉輪表面氣動(dòng)載荷的主

6、要頻率成分較設(shè)計(jì)點(diǎn)變化不大，而載荷幅值大幅增大，葉輪所受動(dòng)應(yīng)力水平也大幅提高。疲勞強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果表明，在非設(shè)計(jì)工況下，一葉輪前緣葉根處安全系數(shù)較低，容易發(fā)生疲勞破壞，該結(jié)果與實(shí)際葉輪疲勞破壞位置致。關(guān)鍵詞：氣動(dòng)載荷；材料阻尼；氣動(dòng)阻尼；動(dòng)應(yīng)力－１－離心壓縮機(jī)半開(kāi)式葉輪阻尼及動(dòng)應(yīng)力計(jì)算研究Ｓｔｕｄｏｆ－ｙＤａｍｐｉｎｇａｎｄＤｎａｍｉｃＳｔｒｅｓｓｆｏｒＳｅｍｉｏｅｎＣｅｎｔｒｉｆｕａｌｙｐｇＣｏｍｒｅｓｓｏｒＩｍｐｅｌｌｅｒｓｐＡｂｓｔｒａｃｔＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓａｒｅｉｍｐｏｒｔ

7、ａｎｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｉｎｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ｃｈｅｍｉｃａｌｅｌｅｃｔｒｉｃｏｗｅｒｅｔｒｏｌｅｕｍａｎｄｏｗｅｒｅｎｉｎｅｅｒｉｎａｎｄｗｉｄｅｌｕｓｅｄｉｎｏｔｈｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｐ，ｐｐｇｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｔｈｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕａｌｃｏｍｒｅｓｓｏｒｓｈａｓｂｅｅｎｇｙ，ｐｇｐｉｍｒｏｖｅｄａｌｏｔｄｕｒｉｎｔｈｅｌａｓｔｄｅｃａｄｅｓ．Ｔｈｅｃｏｎｔ