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离心泵流体激励力的研究:蜗壳部分

振动与冲击 2012年第4期31卷 60-66页

作者：蒋爱华章艺靳思宇章振华黄修长华宏星上海交通大学机械系统振动国家重点实验室上海200240 中国船舶重工集团公司第704研究所上海200031

研究了叶轮转动过程中离心泵蜗壳所受流体激励力。基于CFD计算了离心泵叶轮转动过程中的瞬态内流场,而后积分得出蜗壳内表面三个方向上流体激励合力并进行频谱分析,最后运用九次多项式拟合、傅里叶级数与分段多项式拟合分别建立叶轮单... 详细信息

研究了叶轮转动过程中离心泵蜗壳所受流体激励力。基于CFD计算了离心泵叶轮转动过程中的瞬态内流场,而后积分得出蜗壳内表面三个方向上流体激励合力并进行频谱分析,最后运用九次多项式拟合、傅里叶级数与分段多项式拟合分别建立叶轮单周转动各向流体合力数学模型。结果表明:蜗壳所受出口方向、进口方向与垂直于进出口方向的流体激励力以叶片通过频率为基频波动,且波动幅值依次减小,波谷均出现于叶片通过蜗舌时;采用三段多项式拟合所建的数学模型与原始波形有最小的偏差,并且具有较低阶次。

关键词：离心泵蜗壳流体激振 CFD

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离心泵叶轮流体激励力研究

振动与冲击 2012年第22期31卷 123-127页

作者：蒋爱华章艺靳思宇黄修长章振华华宏星上海交通大学机械系统振动国家重点实验室上海200240 中国船舶重工集团公司第704研究所上海200031

研究叶轮流体激励力为研究离心泵流体激振基础之一。基于对单级单吸式离心泵内非定常流场的CFD计算,通过积分得出叶轮转动过程中叶轮各表面所受空间三方向流体力与力矩;分析各表面对合力及合力矩贡献;通过测试离心泵转轴径向振动位移验... 详细信息

研究叶轮流体激励力为研究离心泵流体激振基础之一。基于对单级单吸式离心泵内非定常流场的CFD计算,通过积分得出叶轮转动过程中叶轮各表面所受空间三方向流体力与力矩;分析各表面对合力及合力矩贡献;通过测试离心泵转轴径向振动位移验证所得结果表明,叶轮各表面流体力空间三向合力与绕三个正交坐标轴的合力矩均周期波动,其中两相互垂直的叶轮径向流体合力均以叶轮转动一周为一个周期,其余方向合力与绕坐标轴的合力矩均以相邻叶片通过蜗舌时间一个周期;叶片所受流体径向合力是叶轮所受径向流体力的主要来源,叶轮前盖板外表面与后盖板外表面之间的压力差决定叶轮所受轴向力大小,前盖板流体压力分布不均匀程度决定叶轮绕径向转矩大小,叶片所受流体力是叶轮绕转轴转矩的主要原因。

关键词：离心泵叶轮流体激振 CFD 转子动力学

轴系扭振条件下叶栅振荡流场研究和非定常气动力的确定

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清华大学学报（自然科学版） 1998年第4期38卷 26-28页

作者：索沂生段远源陈佐一清华大学热能工程系

随着汽轮发电机组的大型化，轴系扭振问题愈益突出，由此而产生的振荡流场及流体与叶栅的交互作用是导致轴系失稳乃至发生断轴等重大事故的可能原因。该文研究了轴系扭振与流体激振的关系，采用参数多项式方法，导出了全三元可压缩无粘... 详细信息

随着汽轮发电机组的大型化，轴系扭振问题愈益突出，由此而产生的振荡流场及流体与叶栅的交互作用是导致轴系失稳乃至发生断轴等重大事故的可能原因。该文研究了轴系扭振与流体激振的关系，采用参数多项式方法，导出了全三元可压缩无粘流动振幅方程及其积分方程，计算了某大型汽轮机末级叶栅的振荡流场和非定常气动力。结果表明，非定常气动力做功的大小与振幅有关，而气动力做功的正负与频域有关，给出了非定常气动力是否导致轴系失稳的判据，为大型汽轮发电机组气动安全性的分析判断提供了有用的手段。

关键词：轴系扭振流体激振汽轮发电机组叶栅振荡流场

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非典型气动荷载下压缩机叶轮疲劳强度分析

机械工程学报 2015年第9期51卷 82-89页

作者：栗玉领徐胜利杨树桦孟继纲李祎曼黄金芷关振群大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116023 大连理工大学工程力学系大连116023 大连理工大学能源与动力学院大连116023 沈阳鼓风机集团有限公司沈阳110869

针对气动激励下压缩机叶轮疲劳破坏问题,研究气动激振力的频域特性以及叶轮共振特性,提出相应的叶轮疲劳强度校核及失效分析方法。对某离心压缩机叶轮非定常气动荷载计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算结果进行傅里叶... 详细信息

针对气动激励下压缩机叶轮疲劳破坏问题,研究气动激振力的频域特性以及叶轮共振特性,提出相应的叶轮疲劳强度校核及失效分析方法。对某离心压缩机叶轮非定常气动荷载计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算结果进行傅里叶变换,获得其频率、幅值与相位特征,重点分析气动激振荷载在相邻叶片间的相位关系。对于在相邻叶片间相位差循环对称分布的典型荷载分量,通过干涉图确定叶轮的共振模态,对于相位差非循环对称分布的非典型荷载分量,通过激振频率下叶轮动应力在各节径的分布情况确定叶轮的共振模态。基于叶轮静应力和共振动应力计算结果进行疲劳分析。结果表明,计算预测的疲劳破坏位置与实际发生疲劳裂纹位置相吻合,相位差非循环对称分布的非典型气动荷载激起叶轮零节径的共振是引起叶轮疲劳失效的主要原因。

关键词：叶轮流体激振相位共振疲劳

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附带共振腔的改进型迷宫密封性能分析

东南大学学报（自然科学版） 2015年第6期45卷 1075-1080页

作者：许万军杨建刚东南大学火电机组振动国家工程研究中心南京210096

为了提高迷宫密封的性能,受亥姆霍兹共振腔启发,提出了一种改进型迷宫密封.在传统迷宫密封腔上方设计第2个膨胀腔,使气流在腔内进行二次膨胀,增加腔内气流的速度耗散.应用数值方法研究改进型密封的泄漏特性、动力特性和声学特性,并与迷... 详细信息

为了提高迷宫密封的性能,受亥姆霍兹共振腔启发,提出了一种改进型迷宫密封.在传统迷宫密封腔上方设计第2个膨胀腔,使气流在腔内进行二次膨胀,增加腔内气流的速度耗散.应用数值方法研究改进型密封的泄漏特性、动力特性和声学特性,并与迷宫密封进行比较.研究结果表明:改进型密封内的气流形成了2个漩涡,使气流膨胀更充分,密封泄漏量降低;改进型密封腔的容积增大,降低了低频切向气流力,提高了密封在低频涡动区内的稳定性;受亥姆霍兹共振腔声学效应的影响,改进型密封提高了对低频噪声的抑制能力.

关键词：密封亥姆霍兹共振腔流体激振消声能力

离心泵流体激励力诱发的振动:蜗壳途径与叶轮途径

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振动与冲击 2014年第10期33卷 1-7页

作者：蒋爱华李国平周璞章艺华宏星中国船舶重工集团公司第704研究所上海200031 上海交通大学机械系统振动国家重点实验室上海200240

研究蜗壳、叶轮途径流体力诱发的离心泵振动,分析CFD蜗壳内表面流体力作用下电机-离心泵-机架FEM模型瞬态响应;用Newmark-β算法分析CFD叶轮表面流体合力、合力矩作用下叶轮-转轴-支撑-机架转子动力学模型响应;并对比蜗壳、叶轮两条途... 详细信息

研究蜗壳、叶轮途径流体力诱发的离心泵振动,分析CFD蜗壳内表面流体力作用下电机-离心泵-机架FEM模型瞬态响应;用Newmark-β算法分析CFD叶轮表面流体合力、合力矩作用下叶轮-转轴-支撑-机架转子动力学模型响应;并对比蜗壳、叶轮两条途径流体力诱发离心泵基座振动。结果表明,泵内表面流体压力脉动为宽频激振源,会诱使离心泵系统产生各阶模态振动;流体力通过叶轮途径诱发离心泵基座振动位移幅值谱最大峰值出现在叶轮转频处,振动加速度幅值谱最大峰值出现在叶轮流道通过频率处,而非叶片通过频率处;流体力通过蜗壳途径诱发的离心泵基座振动远小于叶轮途径诱发的振动,叶轮-转轴-支撑-机架为流体激励诱发离心泵基座振动的主要途径。

关键词：离心泵蜗壳叶轮流体激振转子动力学

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流体机械可靠性预测的非线性数值方法

机械工程学报 2004年第6期40卷 1-4页

作者：杨健浙江大学化工机械研究所杭州310027

对承受流体动力作用的机械结构进行可靠性预测,在非线性流体激振理论基础上,提出了非线性振荡边界元数值方法。给出了流体激振可靠性分析的非线性振荡模型,建立起流体动力分析的边界积分方程及求解格式,提出了流体结构动力可靠度的计算... 详细信息

对承受流体动力作用的机械结构进行可靠性预测,在非线性流体激振理论基础上,提出了非线性振荡边界元数值方法。给出了流体激振可靠性分析的非线性振荡模型,建立起流体动力分析的边界积分方程及求解格式,提出了流体结构动力可靠度的计算方法。针对叶轮机械的叶片可靠性分析显示,该方法能快速、有效地预测结构承受流体激振的可靠性和安全性,开发的软件可应用于流体机械结构稳定性评定和管路系统振动分析等化工过程及动力工程问题。

关键词：流体机械流体激振边界元可靠性预测

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部分进汽下调节级叶顶偏心激振特性研究

动力工程学报 2019年第5期39卷 353-359页

作者：张尧张万福顾乾磊陈璐琪马凯李春上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

建立了某350 MW汽轮机调节级全三维计算流体力学模型,研究部分进汽时不同阀序及阀门开度下转子偏心和叶顶围带对流体激振特性的综合影响规律。结果表明:随着各阀后压力升高,累计质量流量增大,激振力先增大后减小;激振力主要来自叶片内弧... 详细信息

建立了某350 MW汽轮机调节级全三维计算流体力学模型,研究部分进汽时不同阀序及阀门开度下转子偏心和叶顶围带对流体激振特性的综合影响规律。结果表明:随着各阀后压力升高,累计质量流量增大,激振力先增大后减小;激振力主要来自叶片内弧,但对于偏心状态下的自由叶片,累计质量流量较小时激振力主要来自叶片顶部;垂直与水平方向上的激振力近似相等;非对角进汽时比对角进汽时的激振力大,其中有、无围带叶片模型分别在开启Ⅰ阀、Ⅱ阀和Ⅲ阀时及非均匀开启四阀时的激振力达到最大值,约占高压转子重力的24%～35%;转子偏心及叶顶围带结构均会导致激振力增大,但也受到进汽阀序、转子偏心方向及两者相对位置的影响;相同工况下,转子偏心时最大激振力约为无偏心时的133.94%,有围带叶片的最大激振力约为自由叶片的150%。

关键词：流体激振部分进汽偏心围带计算流体力学

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低压舱迅速减压的计算与试验研究

真空科学与技术学报 2023年第12期43卷 1012-1020页

作者：周清卢剑锋田紫锋张富贵贵州大学机械工程学院贵阳550025

为探究低压舱迅速减压平衡时间和流体激振的影响因素。文章设计正交试验表,以可压缩气体一维定常等熵流动理论、基于Workbench的CFD仿真分析方法为研究方法,并搭建基于高精度传感器、PLC和LabView的试验平台进行迅速减压爆破试验。对比... 详细信息

为探究低压舱迅速减压平衡时间和流体激振的影响因素。文章设计正交试验表,以可压缩气体一维定常等熵流动理论、基于Workbench的CFD仿真分析方法为研究方法,并搭建基于高精度传感器、PLC和LabView的试验平台进行迅速减压爆破试验。对比理论计算、CFD仿真与试验结果,理论计算与试验最高误差17.38%,最低误差0.4%;仿真结果与试验最高误差8.8%,最低误差2.04%。若忽略理论计算时气体摩擦等因素的影响,以及试验时迅速减压阀门开启时间约50 ms的误差,三者所得迅速减压平衡时间近似,且仿真与试验曲线波形吻合,验证了已有公式和仿真方法的准确性。并得到迅速减压过程振荡特性的影响因素依次是:喉道管径大小、两舱之间压力差和两舱初始压力。上述结果为低压迅速减压舱舱体与喉道设计提供指导意义,能预防流体激振对舱体损害,提高试验安全性。

关键词：低压舱迅速减压减压平衡时间流体激振 CFD仿真试验