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1、20FLUIDMACHINERYVo1．41，No．3，2013文章編號(hào)：1005—0329(2013)03—0020—04基于流固耦合的軸流泵葉輪結(jié)構(gòu)分析朱利，楊昌明，鄭軍。李文全(西華大學(xué)，四川成都610039)摘要：為了準(zhǔn)確計(jì)算軸流泵葉輪的應(yīng)力分布狀況，采用了FLUENT軟件與ANSYS軟件協(xié)同仿真的方法?；贔LU—ENT，N—S控制方程與標(biāo)準(zhǔn)k一8湍流模型對(duì)軸流泵全流道進(jìn)行了三維流動(dòng)計(jì)算，通過(guò)Workbench流固耦合技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，應(yīng)用ANSYS對(duì)軸流泵葉輪進(jìn)行了結(jié)構(gòu)計(jì)算。通過(guò)數(shù)值分析，確定
2、了葉片應(yīng)力集中區(qū)域，得出了葉片應(yīng)力從葉頂?shù)饺~根逐漸增大的分布規(guī)律。計(jì)算結(jié)果為軸流泵葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有利的依據(jù)。關(guān)鍵詞：軸流泵；結(jié)構(gòu)分析；流固耦合中圖分類號(hào)：TH311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2013．03．005StructureAnalysisofAxialFlowPumpImpellerBasedonFluid-solidCoupfingZHULi，YANGChang—ruing，ZHENGjlib，LIWen—quan(XihuaUnivers
3、ity，Chengdu610039，China)Abstract：Inordertocalculatethestressdistributionoftheaxial-flowpumpimpelleraccurately，amethodofcollaborativesim—ulationbetweenFLUNETandANSYSisadopted．ThreedimensionalflowissimulatedonthebasisofFULUENT，N—Sequationsandstandardk一8mo
4、de1．a(chǎn)ndfurtherstructureanalysisofimpellerisimplememedusingANSYSthroughdatatransferbyWork—benchFSItechnology．Fromnumericalanalysis，wemaydrawtheconclusionthatstressconcentrationoccursattheintersectionofbladerootandhub，andbladestressrisesgraduallyfromtipto
5、rootofblades．Theresultsprovidefavorablebasisfortheoptimaldesignofaxial—flowimpeller．Keywords：axial—flowpump；structureanalysis；fluid—solidcoupling1前言加載到強(qiáng)度分析的葉輪模型表面進(jìn)行流固耦合分析。本文采用有限元分析軟件ANSYSWorkbench葉輪是軸流泵重要的過(guò)流部件之一，葉輪在對(duì)軸流葉輪進(jìn)行單向流固耦合分析，分析結(jié)果不運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力和變形對(duì)軸流泵
6、的安全運(yùn)僅揭示了軸流泵內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律，還得到了葉輪行起著重要的影響，因此有必要對(duì)軸流泵葉輪在的應(yīng)力和變形分布情況，為軸流泵葉輪的結(jié)構(gòu)設(shè)正常工作時(shí)所受的應(yīng)力和變形進(jìn)行精確分析。計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了數(shù)值依據(jù)。目前，在對(duì)軸流泵葉輪的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析中，流體對(duì)葉輪表面的壓力多是采用簡(jiǎn)化方法2軸流泵流場(chǎng)分析將等效壓力加載到軸流泵葉輪表面對(duì)葉輪進(jìn)行強(qiáng)度分析¨。顯然這種通過(guò)簡(jiǎn)化方法加載壓力得2．1基本方程到的結(jié)果與真實(shí)結(jié)果有一定的差異，尚不能完全本文采用雷諾時(shí)均N—S方程和標(biāo)準(zhǔn)k～￡作為軸流泵葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)的依據(jù)。湍
7、流模型以及SIMPLE算法進(jìn)行計(jì)算。公式如為了能夠更好地模擬軸流泵工作的真實(shí)情下：況，應(yīng)將流場(chǎng)分析時(shí)得到的葉輪表面的真實(shí)壓力(1)三維不可壓連續(xù)方程和動(dòng)量方程為：收稿日期：2012—02—27修稿日期：2013一O1—16基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51005188)40FLUIDMACHINERYVo1．41，No．3，2013(上接第23頁(yè))2O．50．參考文獻(xiàn)[7]江帆，黃鵬．Fluent高級(jí)應(yīng)用與實(shí)例分析[M]．北京：清華出版社，2008：12—15．[1]王坤．軸流泵結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析[
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