基于正交实验的压气叶轮应力优化分析

压气叶轮是压缩机的主要部件,工作状态下主要受离心力载荷的影响。叶轮通常被设计成某一特定形式,以减少轮毂的应力峰值。针对不同去重因素对压气叶轮强度影响,使用去重优化方法和正交试验设计,给出一组具有不同几何尺寸的高压比压气叶轮,并且使用MSC.PATRAN有限元计算软件对这些叶轮的强度性能进行了计算。结果表明叶轮轮背去重比不去重的强度要好,但去重的形状及位置对应力峰值的影响非常大,不恰当的去重将导致峰值应力恶化,根据正交试验的结果确定了最优方案。这些工作为叶轮的多学科优化设计提供了良好的基础。

某型涡轮增压器轴流涡轮强度和模态分析

涡轮增压器提高发动机的功率和扭矩具有重大作用,在船舶和汽车领域广泛应用,研究涡轮增压器轴流涡轮的强度及模态是十分必要的。针对模型涡轮增压器轴流涡轮,通过简化拉筋丝孔的模型,利用有限元分析其在最高结构转速及温度场下的工况进行强度及模态计算。计算结果表明,轴流涡轮应力计算时最大应力出现在叶根背弧处,影响应力值的因素有离心载荷和温度载荷,但离心载荷仍占主导地位。同时,对涡轮叶片模态的分析可知,涡轮叶片一阶固有频率大于3.5倍叶片基频,满足使用要求。计算结果证明该简化方式既可以满足实际要求,也对高膨胀比轴流涡轮的设计和分析具有一定的工程应用价值和实际指导意义。

基于涡轮增压器轴流涡轮在多场耦合作用下的力学分析

涡轮增压器在航空航天、船舶、汽车等工业已经大量的应用,其中涡轮是较为重要的构件,目前对涡轮强度的分析还较少。根据涡轮增压器研制要求,利用MSC.Nastran对该涡轮增压器轴流涡轮在最高结构转速及温度场耦合作用下涡轮的应力、位移情况,并且考虑涡轮前后不同进出温度温度对涡轮的影响。经过分析,涡轮及叶片在不同温度和最高转速作用下,并未发生屈服,满足力学安全性,为该涡轮增压器轴流涡轮的设计、制造提供参考。

某型涡轮增压器轴流涡轮疲劳寿命预测分析

针对船用涡轮增压器在发动机实际工况下的疲劳失效模式,基于发动机的耐久试验任务剖面,分析了增压器在不同工况下运行时的涡轮转速的变化规律,计算了船用涡轮增压器涡轮疲劳危险部位的应力变化情况,其最大应力出现部位位于叶片根部,最大应力值为647MPa。利用线性Miner累计损伤法则,统计出涡轮增压器涡轮在发动机整个耐久试验任务剖面过程中的总损伤量为0.004,根据总损伤量和耐久试验总时长,推算出涡轮增压器涡轮的寿命为33334h;通过拉森-米勒参数法分析计算在工作状态下,涡轮的蠕变寿命为316227h,为后续涡轮可靠性分析提供理论参考。

焊接式闭式叶轮应力优化分析

压气叶轮作为压缩机的主要部件,主要受离心力影响。通过仿真计算在不改变气动参数的前提下,带有8个叶片的闭式离心叶轮,在离心荷载作用下,分析了叶顶倒角、轮盖厚度、轮盖倒角对叶轮的强度影响。经过分析,发现在叶片进口叶顶位置应力最大。为了减小叶轮局部位置上最大应力,对叶片与轮盖的连接处倒圆进行了分析。进一步对轮盖的几何结构重新优化设计,分析结果证明盘侧厚度增加有利于提高叶轮强度;通过改进整体叶轮外形,叶片进口处的应力集中现象得到大幅度的改善。

基于CFX仿真的某型增压器涡轮规格化分析

针对增压器匹配柴油机选型困难的问题,以某A型混流涡轮增压器为研究对象,运用CFX仿真软件对不同子午线高度、不同喷嘴环喉口面积的涡轮流量和效率进行仿真分析。分析结果表明:当涡轮流量改变量较小时,可采用改变喷嘴环喉口面积的方式,涡轮流量与喷嘴环喉口面积成正比;当涡轮流量改变量较大时,可采用改变涡轮子午线高度的方式,涡轮流量随子午线高度降低而减小。研究成果可为增压器配机选型及系列化设计提供参考,具有一定的工程应用价值。

全浮式浮环轴承-转子系统动态特性与稳定性研究

基于内外油膜的刚度和阻尼系数分析方法,探讨全浮式浮环轴承-转子系统的动态特性和稳定性;对轴承-转子系统进行线性和非线性仿真分析。分析表明:当系统转速超过12000 r/min时,系统进入不稳定状态,出现不稳定涡动;系统转速达到15000 r/min,浮环转速比为0.54时,系统处于不稳定状态。研究还表明:可通过轴承设计将系统中的不稳定低频涡动控制在工程应用的允许范围内;为增强系统的稳定性,浮环半径比和浮环外内间隙比尽量取大值。