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作者：石乾宇东北大学

学位级别：硕士

随着工业化的不断加强,人类社会对氧气、氮气和氩气等工业气体的需求迅速增加,导致了空气分离装备的不断大型化。而大型离心空气压缩机是大型空分气离装备的核心设备,其性能的好坏对整个空分装备的安全可靠运行都至关重要。叶轮是离心... 详细信息

随着工业化的不断加强,人类社会对氧气、氮气和氩气等工业气体的需求迅速增加,导致了空气分离装备的不断大型化。而大型离心空气压缩机是大型空分气离装备的核心设备,其性能的好坏对整个空分装备的安全可靠运行都至关重要。叶轮是离心压缩机的关键部件,叶轮承受的载荷主要包括旋转离心力、轴系振动力和气动力。离心力会使叶片产生较大的静应力,气动力及轴系振动力将引起叶轮叶片的振动,从而使叶片产生较大的交变应力,导致叶轮叶片的疲劳破坏。因此,叶片静动态载荷的确定成为叶轮设计的关健问题之一。本文依托973课题的研究背景,以制氧系统中的离心压缩机为研究对象,借助CFD数值模拟技术研究了离心压缩机叶轮的静动态载荷。基于单向流固耦合方法分析了压缩机工作过程中的气动载荷及离心载荷对叶轮模态参数的影响,以及空气入口参数对叶轮气动载荷的影响;并利用非定常流动理论,研究了叶片气动载荷的瞬态特性。具体完成如下几个内容。(1)利用CFX软件对叶轮内部流场进行求解,并将计算的结果施加在叶轮表面,利用预应力模态分析法,研究了离心力和气动载荷对叶轮模态参数的影响规律。结果表明,随着阶数的升高,预应力对模态频率的影响变大,其中气动载荷的影响较小。(2)通过调整理想气体与理想水蒸气的比例及改变进气温度,研究了空气相对湿度及进气温度对叶轮表面气动载荷的影响规律。分析结果表明,叶轮表面气动载荷随相对湿度的升高而增大,相对湿度每升高10%,气动载荷增大200Pa左右;叶轮表面气动载荷随温度的升高而升高,温度每升高10℃,气动载荷增大2000Pa左右。(3)对叶轮内部流场进行了非定常计算,得到了在静止导叶下叶轮表面气动载荷随时间的变化规律,分析了导叶与叶轮之前的非定常干涉机理;分析了非谐设计导叶对叶轮内部非定常流动影响,揭示了非谐设计导叶对叶轮表面气动载荷的影响规律;结果表明,气体激振频率与导叶个数和叶轮转速有关而与进气温度无关;非谐设计导叶可以降低气体的激振频率,进而使频率等于导叶个数与转速乘积的激励载荷的幅值减小,但同时使气体低阶激励载荷的幅值增大。

关键词：离心式压缩机叶轮气动载荷流固耦合非定常

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化工设备吊耳标准的分析和解读

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化工设备与管道 2021年第1期58卷 34-38页

作者：王猛王志坚石乾宇哈尔滨锅炉厂有限责任公司哈尔滨150046

对HG/T 21574-2018的吊耳选型进行了分析和解读,并将HG/T 21574-2018升版前后内容的重大变动进行了比较,为技术人员选用标准吊耳提供了参考意见。此外探讨了综合影响系数的优化、吊耳孔承压应力校核、吊耳根部焊缝强度校核公式选择以及... 详细信息

对HG/T 21574-2018的吊耳选型进行了分析和解读,并将HG/T 21574-2018升版前后内容的重大变动进行了比较,为技术人员选用标准吊耳提供了参考意见。此外探讨了综合影响系数的优化、吊耳孔承压应力校核、吊耳根部焊缝强度校核公式选择以及吊耳设计制造的几点问题,旨在帮助技术人员在深入理解标准的同时,能够合理地设计吊耳,使产品更加安全、经济。

关键词： HG/T 21574-2018 吊耳选型设计综合影响系数强度校核

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基于非线性预应力结构的特征值屈曲分析

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化工设备与管道 2017年第4期54卷 7-9,30页

作者：石乾宇唐卉李琪哈尔滨锅炉厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046

介绍了基于非线性预应力结构的特征值屈曲分析理论及实施过程,基于该方法并采用ANSYS Workbench软件对某带有径向大开孔接管的轴压圆柱壳进行了屈曲分析,得到了不同接管载荷作用下壳体的轴向压缩特征值,为压力容器屈曲设计提供一定参考。

关键词：非线性预应力特征值屈曲轴压大开孔接管载荷

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断裂相场法简介及应用

断裂相场法简介及应用

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第十届全国压力容器学术会议

作者：石乾宇王志坚唐卉李明哈尔滨锅炉厂有限责任公司哈尔滨工程大学核科学与技术学院

近年来,断裂相场法在裂纹扩展模拟方面受到了广泛关注。相比于其他方法,断裂相场法基于断裂力学基本理论,而在描述材料状态上又具有损伤力学特征,兼具离散裂纹模型与弥散裂纹模型的优点,可以较好地模拟裂纹萌生、扩展、分叉及聚合等现... 详细信息

近年来,断裂相场法在裂纹扩展模拟方面受到了广泛关注。相比于其他方法,断裂相场法基于断裂力学基本理论,而在描述材料状态上又具有损伤力学特征,兼具离散裂纹模型与弥散裂纹模型的优点,可以较好地模拟裂纹萌生、扩展、分叉及聚合等现象。本文简要介绍弹性及弹塑性断裂相场模型的基本理论及有限元实现,并模拟了弹性断裂和塑性断裂两个算例,模拟试样的裂纹形貌与文献中试验结果基本吻合。本文旨在为该方法在压力容器领域的应用提供一些参考。

关键词：断裂相场裂纹扩展弹塑性数值模拟

来源： cnki会议评论