軸流式壓縮機葉片靜動態(tài)特性分析.pdf

1、葉片是壓縮機的關鍵部件之一,其結構設計的合理與否直接影響到整機的性能,而葉片性能的優(yōu)劣主要體現在其靜、動態(tài)等特性上。本文以一企業(yè)設計的某型號軸流式壓縮機葉片為研究對象,采用有限元分析與實驗測試相結合的方法,對該葉片的強度、固有頻率和振型進行了研究。 首先針對葉片結構的高度扭曲性,以及采用常規(guī)建模方法不能很好將CAD模型轉化為CAE分析模型的問題,提出將葉片各截面型線分成多段,以建立帶多條邊界曲線的實體模型。采用參數化設計軟件So

2、lidWorks建立了葉片的三維實體模型,并通過數據接口將其CAD實體模型精確轉換為ANSYS環(huán)境下的CAE分析模型。 在成功建立葉片有限元分析模型的基礎上,采用ANSYS軟件分別計算了不同工作載荷、不同約束情況下葉片的靜態(tài)特性,得到其應力與變形的分布規(guī)律。研究結果表明葉片的高應力主要由離心力產生,高應力區(qū)主要集中在葉根榫槽處,而氣流力則主要引起葉片的大變形,出現在葉頂部位。將葉根約束部位力的作用點內移,能有效改善實際運行中葉根

3、榫槽邊緣經常出現裂紋的情況。 考慮到葉片動態(tài)特性研究的必要性,又對此類型葉片進行了固有頻率、振型等特性的計算。前4階振型依次表現為1階彎曲、2階彎曲、1階扭轉和彎扭聯合。由計算得到的動頻值繪制出了Campbell圖,分析發(fā)現葉片在工作轉速下存在兩個共振點,必須對其進行調頻。約束類型無論對其靜頻值還是動頻值都影響不大。 最后采用頻譜分析法測量了一級葉片的靜頻,實驗測試值與數值計算值吻合良好,驗證了有限元計算的準確性。此外,