基于ANSYS的离心压缩机主要零件建模和受力分析

论文摘要

在机械、生物、化工、航天等部门离心压缩机被广泛应用着,在为国家经济的发展起着着非常重要的作用。离心式压缩机作为从动机在提高流体压力的时候,多数需要耗费比较多的能源,特别是大型的工程系列,例如近年来的万吨氯气压缩化工工程,对于较多消耗的大流量压缩机的设计、研发都能明显影响到企业的效益也影响到国家倡导的绿色环保节能理念。而扩展离心机的适应性、增加离心机运行的安全性、减小离心压缩机机流动的能量损失等都需要对离心压缩机内部零部件的运行有一个深刻的研究。针对大流量离心压缩机叶轮等部件动力比较大和无法进行现场试验研究等特点,本文利用大型模拟仿真软件ANSYS对叶轮等大型零部件进行专门的数值模拟和分析,包括对于流场数值模拟的研究及各种零部件参数下的性能分析。从而得到较为合理的改造方案和事故排除办法。另外通过离心压缩机内部零部件的各项参数对离心压缩机工况影响的分析能够使了解在离心机工作环境变化后如何去改造离心机的内部参数来适应不同的工况,从而科学的对离心压缩机进行模拟和有目的性的改造。另外为了研究离心压缩机内部的状况,本文采用ANSYS软件中的固流耦合操作,进行更加精确的分析。通过不同零部件参数下大型离心机的三维建模和模态分析,来发现零部件参数对离心压缩机运行性能的影响,当机器设备因磨损等原因而发生故障时,经过对不同零部件参数模拟改造方案的比较来确定最为有效的最终现实改造方案。而对于模拟改造后和现实改造后的开车试验,也可以发现软件模拟研究的可靠程度,从而对于ANSYS的应用加深了理解和学习。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 课题研究的意义及来源
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 本课题来源
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本论文主要章节安排
• 2 湍流数值计算的概括
• 2.1 湍流数值计算分类
• 2.2 湍流数值计算
• 3 有限元数值计算方法介绍
• 3.1 有限元法的简介
• 3.2 ANSYS软件的介绍
• 3.3 ANSYS有限元法数值计算的功能特点
• 4 离心压缩机内部主要部件的建模
• 4.1 离心压缩机内部流动研究状况及方法
• 4.2 离心压缩机各部件的设计及调整
• 4.2.1 离心压缩机集风器模型的设计
• 4.2.2 离心压缩机回流器模型的设计
• 4.2.3 离心压缩机的蜗壳模型的设计
• 4.2.4 离心压缩机中扩压器模型的设计
• 4.2.5 离心压缩机中叶片模型的形成
• 4.2.6 离心压缩机叶轮流道模型的调整
• 4.2.7 叶轮中小尺寸间隙的调整
• 4.2.8 叶轮设计的图纸和建模要求
• 5 叶轮在运转过程中的结构动力分析及振动特点
• 5.1 叶轮的动力分析概述
• 5.2 离心压缩机中部件的振动形式
• 6 压缩机主要零部件受力分析
• 6.1 使用有限元软件ANSYS对于叶轮叶片的受力分析
• 6.1.1 对于ANSYS有限元的结构分析的特点
• 6.1.2 接触分析过程
• 6.1.3 对于周期对称的结构的静力的分析
• 6.2 ANSYS的网络划分方法
• 6.2.1 ANSYS软件中的智能自适应划分方法
• 6.3 叶轮叶片的几何造型的网格划分
• 6.3.1 叶轮进行网络的自由划分
• 6.3.2 在超速过载的情况下的叶轮叶片的受力情况
• 6.4 本章的小结
• 7 结构参数对离心压缩机性能的影响
• 7.1 叶轮叶片对离心压缩机性能的影响
• 7.1.1 子午面型线参数对于离心压缩机的影响
• 7.1.2 叶片进口的倾角对于离心压缩机性能的影响
• 7.1.3 离心压缩机叶片的厚度对于离心压缩机性能的影响
• 7.1.4 叶片数对离心压缩机的工作影响
• 7.1.5 叶片尾缘吸力面切削对离心压缩机工作的影响
• 7.1.6 叶顶间隙对离心压缩机工作的影响
• 7.2 扩压器对对离心压缩机性能的影响
• 7.3 本章小结
• 8 结论与展望
• 参考文献
• 个人简历 在学期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢