基于流固耦合的轴流泵叶轮强度分析

对某泵站卧式双向全调节轴流泵在正向抽水工况时各个转角下的叶轮强度进行了单向流固耦合计算,首先将CFD计算得到的叶片表面水压力作为结构面载荷加载到叶片上,再利用有限元软件ANSYS计算叶轮的强度,得到了各个工况下叶轮的静应力分布及变形情况。结果表明,在各叶片安放角下,叶轮静应力最大值随着扬程的升高而增大,且均出现在叶片与轮毂的结合处,应力集中易使此处产生疲劳破坏;最大变形量出现在叶片进水边靠近轮缘位置;静应力的最大值远小于叶轮材料的屈服强度,不足以使叶轮产生裂纹。     

基于流固耦合的风力机模态分析

风力机大型化的发展趋势对风力机自身动力学特性的要求越来越高,开展风力机模态分析对于风力机的设计至关重要。文章采用k-ωSST紊流模型和滑移网格技术,对美国国家可再生能源实验室5 MW海上风力机进行了流固耦合模态分析。结果表明,旋转风轮中各叶片变形相互影响,并与轮毂的弹性变形成为一个耦合系统,其固有频率相对于单叶片有较大幅度降低;动力刚化效应使得叶片的固有模态频率增加;考虑风轮的流固耦合效应时,风轮的自振频率要比不考虑流固耦合效应时低;整机在流固耦合作用下一阶模态值大于旋转频率,大于波浪的频率,不会发生共振。     

基于流固耦合的离心风机叶轮动力特性分析

采用数值计算软件CFX和Ansys对离心风机叶轮进行了流固耦合模拟研究,对叶轮的强度、模态和振动特性进行了计算和分析.结果表明:考虑流固耦合作用后,风机的气动性能几乎没有变化,但是叶轮最大总变形量减小2.5％,最大等效应力增大3.6％;考虑预应力效应后,叶轮的固有频率提高,且不同阶次条件下的提高幅度不同;在稳定运行工况下,叶轮周围气流压力的主要脉动频率与叶片通过频率相同;叶轮的固有频率部分落入局部共振区域,该区域的等效应力远小于叶轮材料的疲劳极限,不会导致叶轮疲劳破坏.     

预应力与水介质对轴流泵叶轮模态的影响

为了研究预应力与水介质对于轴流泵叶轮结构模态的影响,结合南水北调工程中某轴流泵模型试验,基于流固耦合基本思想,通过在ANSYS WORKBENCH中耦合APDL命令流的方法,计算了水介质中轴流泵转动结构的模态,在考虑预应力情况下同时对比了整个轴流泵叶轮在水介质中及空气中的模态变化,并通过单向耦合方法计算了加载预应力对于整个转动结构的模态影响。结果表明,水介质对于叶轮的固有频率有明显的减小作用,而预应力对于整个模态的影响并不明显。     

基于流固耦合的多级导叶式离心泵转子模态分析

为了研究多级导叶式离心泵转子运行特性,以五级导叶式离心泵为研究对象,采用ANSYS模块下的Woekbench对该五级导叶式离心泵进行无预应力和有预应力下的模态计算。结果表明,旋转离心力对固有频率的影响大于流固耦合力;在同时考虑流固耦合力和旋转离心力的条件下,该五级离心泵的固有频率介于只考虑旋转离心力和只考虑流固耦合力之间,且各阶临界转速更接近只考虑旋转离心力时的临界转速;旋转离心力对各阶振幅的影响较小,而流固耦合力对各阶振幅的影响较大;额定转速小于1阶临界转速的0.8倍,该五级导叶式离心泵转子系统是一个稳定的刚性系统。     

基于流固耦合的多级冲压泵转子部件强度和模态分析

为保证冲压泵的运行稳定性和安全性,采用单向流固耦合方法,计算并分析了某型号多级冲压泵的转子部件在各种工况下的等效应力、变形量分布及模态。对泵内部三维湍流流场进行定常计算,获得泵内的流动参数分布;进而将流动载荷施加到泵的过流部件表面,采用有限元分析方法对泵叶轮进行强度校核,并对整个转子部件进行模态分析。研究发现叶轮上的最大等效应力出现在轮毂处,最大变形量则出现在叶片外缘处,且最大等效应力和最大变形量随级数的增加而减小;随着流量的增大,叶轮所受的最大等效应力逐渐减小,但最大变形量却逐渐增加。研究成果可为冲压泵的优化设计提供参考。     

基于流固耦合的压气机叶片结构分析

采用弱耦合的方式,通过workbench软件中的MFX-ANSYS/CFX耦合平台对涡轮增压器的压气机结构进行了仿真模拟。得到了在流体作用下压气机叶片的变形与应力分布情况,以及叶片的在不同转速下的各阶固有频率,为压气机的结构优化、控制叶片振动提供了理论依据。     

基于流固耦合的风力机塔筒动态特性分析

塔筒动态特性分析对风力发电机的振动设计起着关键作用。文章以1.5 MW风力发电机塔筒为研究对象,将叶片旋转和随机风载荷作为载荷输入条件,建立风力机塔筒叶片旋转载荷模型、流固耦合风载荷模型、结构动力学方程,分析计算得到随机载荷下叶片旋转和风载共同作用时,风力机塔筒动态特性评估方法。     

汽车排气系统流固耦合分析研究

主要研究了气流对排气系统振动特性的影响。利用ANSYSWorkbench分析软件对排气系统作了流场分析、静力学分析、模态分析的数值模拟研究,并在此基础上完成了流固耦合分析,对耦合及非耦合的结果进行了对比。研究结果表明,气流对排气系统结构振动和变形的影响主要在低频区,与非耦合相比,耦合模态频率最大增幅可达3.5%,振型最大偏离为2mm,为进一步优化排气系统结构提供依据。     

基于流固耦合的某抽水蓄能电站可逆式水轮机转轮强度和模态分析

以国外某抽水蓄能电站为例,基于Ansys有限元计算平台,利用流固耦合方法研究了电站可逆式水轮机转轮在不同水头下机组流道内的水体对转轮叶片的影响,通过计算预应力和干湿条件下的转轮模态,分析了水体和预应力对转轮振动频率的影响。结果表明,在不同水头水压力作用下,转轮的静应力最大值出现在上冠与叶片相连处,叶片最大变形出现在叶片出水边的中间位置,且随着水头的升高而增大;预应力对转轮模态的影响较小,而水介质因阻尼作用对转轮模态减小效果明显。     

基于ANSYS的旋喷泵叶轮流固耦合分析

为获得旋喷泵叶轮在设计工况下的等效应力及变形分布情况,基于FSI原理对旋喷泵叶轮进行了结构分析。采用多物理场协同仿真平台ANSYS Workbench,基于单向流固耦合原理对旋喷泵叶轮结构进行了仿真计算,同时对单独施加离心力载荷或流场压力载荷的旋喷泵叶轮应力与变形分布情况进行了仿真。结果表明,在设计工况下叶轮应力分布不均且在局部区域存在应力集中现象;叶轮变形随半径的增大而增大,并在叶轮边缘达到最大值0.095 887 mm;离心力惯性载荷是影响叶轮应力与变形分布主要因素。     

基于流固耦合的混流式转轮受力与振动特性分析

围绕转轮结构稳定与机组安全运行问题,基于流固耦合理论,对混流式水轮机进行流场仿真与转轮结构响应求解.首先,将流道水压作为荷载进行静力学计算,校核转轮强度,并获取不同工况下应力与变形分布;然后,开展瞬态计算,探究转轮动应力随时间的变化规律;最后,通过预应力模态计算获得多阶振频与振型,分析水力共振的可能性.结果 表明,受力...     

考虑流固耦合的大型渡槽地震响应分析

针对大型渡槽结构动力响应问题,基于Housner理论的槽身与槽内水体的流固耦合模型,以南水北调中线某大型渡槽工程为例,分析了该渡槽各构件的受力特点,建立了三维有限元动力模型,采用ANSYS动力时程分析技术计算了不同工况下该大型渡槽的结构动力响应.结果表明,在地震荷载时考虑流固耦合作用,渡槽的不同运行工况对其结构的地震响应影响较大,为同类型大型渡槽结构提供了理论依据和设计参考.     

考虑流固耦合的大型渡槽动力分析

针对渡槽动力性能对大型水利工程安全运行的影响问题,基于南水北调工程中某大型（三槽）渡槽工程构造型式,利用大型有限元分析软件建立了三维有限元模型,并对槽中无水及送水工况进行了动力特性和地震动力时程相应分析。结果表明,在动力反应中,槽内水体有明显的震荡,不同工况下渡槽的动力特性及动力响应都有明显的区别;渡槽侧墙是结构的抗震薄弱部位,在地震作用时正常运行工况下侧墙高度能够保证槽内水体不溢出。     

增压器涡轮叶片设计及模态分析

本篇文章介绍了内燃机径流式废气涡轮增压器叶片三维设计方案及有限元分析。该涡轮叶片采用经验设计法进行设计,通过CAD和PRO／E等三维建模软件绘出其工程图,并导入ANSYS对其进行有限元网格剖分,再加载边界条件对其进行模态分析,以确保符合材料的热强度,有足够的强度和刚度,具有良好的工艺性。对于分析叶片的变形原因具有一定的参考价值。     

基于CEL理论的弧形闸门流固耦合的数值模拟

针对弧形闸门结构受力复杂且受水流脉动压力作用可能发生剧烈振动而发生破坏的问题,以某水电站泄洪冲沙工作闸门为例,采用耦合欧拉-拉格朗日理论（CEL）,利用有限元软件ABAQUS建立水体-闸门流固耦合模型,综合考虑了流激振动对水工金属闸门启闭过程中的闸门变形和动态响应的影响,获得了闸门振动位移、应力和接触力等的变化分布规律。结果表明,该方法可较准确地评价水工金属闸门的安全性和结构设计的合理性,为同类结构的设计评价提供了参考。     

基于正压模型的离心叶轮空化性能分析

鉴于空化数值模拟软件适用范围和计算精度尚需进一步检验,采用Star-CD软件,以一种界面捕获方法来模拟空化,并选择正压模型对离心泵内部流场进行模拟,计算得到了各单元和节点的压力、速度和液体体积分数,通过调整进口断面参考点的参考压力,模拟了叶轮内的空化发生和发展过程,对比了空化发生后的性能参数与基准值。结果表明,正压模型能较好地预测叶轮的空化性能。