基于ANSYS Workbench的叶轮叶片流固耦合分析实践

以离心泵叶轮为研究对象,设定不同的两种工况(120/160L/s),基于Navier-Stokes方程和SST k-?棕湍流模型,构建两者的内流场模型,次而根据其受力建立叶轮叶片的静力平衡方程,设置边界条件,施加载荷,最后求解得出结果。在流场的数值模拟中,由于考虑到离心力及流场对叶片的表面压力的影响,将内流场网格连接CFX模组进行流场模拟。在结构场中,导入CFX计算得出的水压力数值,最后求解得到叶片在两个工况下的应力应变情况。分析结果表明,叶轮叶片都能在两种工况下正常的运行。


结构场计算

1 载荷施加

载荷中涉及的叶片水压力无法在Mechanical中单独施加,采用的是CFX-Post的计算数据连接Static Structure模组,施加水压力,除此之外,还涉及位移约束和离心力。离心载荷是通过插入Inertial选项中的Rotational Velocity,选择的叶轮转速给定为153.93rad/s。位移约束通过插入Inertial选项中的Cylindrical Support,旋转轴段的两个柱面。



2 求解结果

工况1(Q=120L/Min)叶片,最小应变位移为6.0198×10-5m,最大应变位移为1.4991×10-3m;工况2(Q=160L/Min)叶片,最小应变位移为8.4329×10-5m,最大应变位移为1.8137×10-3m。

选择任意叶片的两条上缘线,单独选取每个工况的吸力面、压力面的两天缘线进行对比,观察随着流量的增加,等效应力的变化趋势。从图6、7观察到,叶片等效应力并非随着叶缘线而恒定增大的,而是时刻波动;叶缘线285mm(叶根部)应力有加大的跳跃,特别是吸力面上缘线;在工况1至工况2净流量增加40L/Min情况下,不论吸力面还是压力面,叶片所受到的等效应力增加的幅度很小(叶尖和叶根处除外)。



3 结论

本文通过CFX对离心叶轮进行了单向流固耦合,首先进行了叶轮场的数值模拟,将叶片表面的水压力导入结构场,求得叶片最大等效应力为180.3MPa(工况1)和76.78MPa(工况2),位于吸力面上缘线。两个工况所产生的等效应力并未超出叶轮的屈服应力值,为此该叶轮能在两个工况下正常的工作,但是在设计叶轮是要适当优化叶尖和叶根处的工艺尺寸,以避免应力集中而产生疲劳破坏现象。


免责声明:本文系网络转载或改编,未找到原创作者,版权归原作者所有。如涉及版权,请联系删

QR Code
微信扫一扫,欢迎咨询~

联系我们
武汉格发信息技术有限公司
湖北省武汉市经开区科技园西路6号103孵化器
电话:155-2731-8020 座机:027-59821821
邮件:tanzw@gofarlic.com
Copyright © 2023 Gofarsoft Co.,Ltd. 保留所有权利
遇到许可问题?该如何解决!?
评估许可证实际采购量? 
不清楚软件许可证使用数据? 
收到软件厂商律师函!?  
想要少购买点许可证,节省费用? 
收到软件厂商侵权通告!?  
有正版license,但许可证不够用,需要新购? 
联系方式 155-2731-8020
预留信息,一起解决您的问题
* 姓名:
* 手机:

* 公司名称:

姓名不为空

手机不正确

公司不为空