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气流激振力作用下离心叶轮的瞬态响应分析
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH113[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:合肥通用机械研究院压缩机技术国家重点实验室,合肥230031
  • 相关基金:国家青年科学基金(2014011155)和国家重点基础研究发展计划(973计划,2012CB026000)资助项目.
中文摘要:

为研究流场中离心叶轮受气流激振的瞬态响应问题,利用叶盘结构的循环对称性编制计算程序,实现了使用单扇区模型计算非循环对称力作用下离心叶轮的受迫振动。应用时间倾斜方法计算非等栅距情况下导叶/叶轮干涉的非定常流场,将叶片表面的气动力数据由流体网格插值到结构网格。使用FEAST求解器计算基本扇区各节径下的振型数据,并将其由基本扇区展开至所有扇区,根据各扇区所受周期激励的时间差建立载荷矢量,结构动力方程的时域积分使用Newmark方法完成。以一半开式径向叶轮为例,进行了两种转速下叶盘结构的瞬态响应分析。单扇区模型与整体模型计算的位移响应结果符合较好,两个潜在共振点附近激振频率的振动响应均呈现出近于发散变化的趋势,表明了算法的正确性和预测气流激励导致共振的有效性。

英文摘要:

In order to investigate the transient response problems of centrifugal impellers subjected to gas excitation in the flow fields, an algorithm to calculate the forced vibrations of impellers under non-cyclic aerodynamic forces is realized using the single-sector model. The cyclic symmetry of structure is considered in the programming. The unsteady guide vane/impeller interference with non-equal pitches is simulated by the time inclined method, and then the aerodynamic forces on blade surfaces are transferred from the flow mesh to the structural grid. Modal shapes of difference nodal diameters are solved by the FEAST solver, and then these data are expanded from the basic sector to all sectors. The load vectors are constructed according to the time differences of periodic exciting forces among the sectors. After that, the Newmark method is adopted to integrate the structural dynamic equations. Finally, the transient response analyses of a radial impeller under two rotational speeds are carried out. The displacement response results obtained from the single-sector model agree well with those from the integral model. The responses under two exciting frequencies near the potential resonance points both show almost divergent variation trends. All the results manifest the correctness of algorithm and its effectiveness to predict the resonance caused by gas excitation.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603