轴流转桨机组桨叶液固耦合振动特性仿真计算

以流滩坝灯泡贯流转桨机组转轮桨叶为例,从推导的转轮叶片液固耦合运动方程出发,计算了轴流机组桨叶在空气中振动和在工作流道中液固耦合振动的主频和主振型,并对流滩坝电站桨叶在稳定运行中产生共振的可能性进行了分析。转轮叶片在工作流道中的主频、主振型和共振特性分析是机组安全运行不可缺少的研究内容,该文在理论计算方法上有别于原有的方法。给出的计算方法适用于其它类型叶片的液固耦合振动特性分析。     

轴流式叶片的流固耦合振动特性分析

采用流固耦合技术，求解流体与固体的耦合方程，对轴流式叶片进行了振动特性分析，分别计算了叶片在空气中和水中的固有频率；并比较了轴流式叶片在空气中与水中固有频率的变化，分析了叶片在水中的振型。结果表明，叶片在水中的各阶固有频率较其在空气中均有所降低，且其降低程度具有非线性的特点。通过对轴流式叶片在水中八阶模态图的分析，表明了轴流式叶片外部靠近出水边的地方较为敏感。     

考虑流体影响的水轮机叶轮固有频率

将工作时水轮机叶轮简化为浸在流体中的旋转圆盘,建立了流体中圆盘振动微分方程,并考虑边界条件对其固有频率的影响.分别研究了不同圆盘转速、不同流体深度以及不同流体密度对固有频率的影响.研究结果表明,与真空中圆盘的固有频率相比,沉浸在流体中的圆盘的固有频率降低.当浸在流体中的圆盘发生旋转时,圆盘的模态由驻波变为行波,不同的旋转方向将对应两个不同的固有频率值.当流体深度减小时,固有频率值降低;流体密度越大,固有频率越小.     

气膜冷却叶片热应力和振动特性的计算分析

采用计算流体力学软件Numeca计算了气膜冷却叶片表面的温度场,通过插值计算,将Nu-meca中的叶片表面温度结果导入到有限元分析软件Ansys中作为边界条件,计算分析了整个叶片的温度场和热应力.计算了叶片在不同温度场下的叶片固有频率,并采用等效材料参数的方法计算了叶片具有气膜冷却孔时的固有频率.温度场对叶片的固有频率影响较大,气膜冷却孔使得叶片固有频率下降.     

船用螺旋桨流固耦合振动特性分析

在船舶航行中,应避免激振力的频率与螺旋桨叶片固有频率接近而产生的共振,达到避振效果.分别使用直接耦合数值计算和瞬态激励实验方法,研究了某实桨叶片在空气中和浸入静水域中的固有流固耦合(FSI)振动特性.结果表明:数值计算与实验结果吻合较好;直接耦合法具有精度高和收敛性好的优点.根据工程实际要求,提出了螺旋桨叶片首阶振动频率的经验公式,估算精度满足要求,具有节省时间、提高效率的优点.     

粘性流体与输流管道耦合振动的有限元分析

考虑粘性流体在圆管中层流流动,采用Euler梁模型描述细长管道模型。应用虚功原 理推导输流管道系统的流固耦合振动有限元方程,研究了简支和固支两种边界条件下管道系统固 有频率及流体平均速度、流体粘性和预应力对固有频率的影响,分析了粘性的存在对临界速度的 影响。结果表明,粘性的存在使得前三阶固有频率偏低,流体平均速度越大这一趋势越明显;流体 平均速度越大,前三阶固有频率越小;随着预应力的增大,前三阶固有频率增大;粘性的存在使得 临界速度降低。     

考虑弹性支承的旋转凸肩叶片动力学特性分析

利用解析方法对考虑弹性支承的凸肩叶片进行动力学建模,在解析模型中考虑叶片的旋转效应、安装角、扭转角以及凸肩位置处截面变化的影响.利用ANSYS软件建立了相对应的有限元模型,验证了所建立的解析模型的有效性.通过所建立的解析模型和有限元模型,分析了叶根处支承刚度和凸肩位置对叶片动力学特性的影响.研究结果表明:随着叶根处支承刚度的增加,叶片的固有频率升高,但支承刚度增加到一定程度后,支承刚度的增加不再引起固有频率的升高;随着凸肩位置至叶尖距离的增加,叶片的第1阶和第3阶固有频率有升高的趋势,而第2阶固有频率则会随之降低.此外,采用解析方法能够明显提高计算效率.     

离心叶轮背叶片的直径计算

在化工泵、渣浆泵的离心式叶轮盖板外侧设置的背叶片,由于缺乏计算背叶片直径的规范及方法,造成确定这一参数的随意性,降低了背叶片应有的水力功能.以旋转流体内流体压力分布规律为基础,通过数学分析与定量积分运算,获得在后盖板外侧设置背叶片和前、后盖板外侧均设置背叶片的2种叶轮结构中,为完全平衡叶轮轴向力,背叶片直径所应满足的代数求解方程,该方程可以准确确定背叶片几何尺寸,避免了背叶片结构设计中的随意性.     

基于流体随机Petri网的工作流响应时间计算

提出了一个基于流体随机Petri网的工作流响应时间评价方法，该方法的主要优点是工作流任务的处理时间可取任意的概率分布，因此与已有的方法相比具有更高的准确性．以工作流的随机工作流网模型为起点，首先讨论了利用随机工作流网建模需解决的诸如时间变迁冲突等相关问题，举例说明了如何将随机工作流网模型转化为流体随机Petri网模型，最后给出了该种流体随机Petri网模型的稳态方程，说明工作流的平均响应时间可由对流体随机Petri网模型稳态方程的求解得到．另外指出了目前应用该方法存在的困难及将来可能的研究方向．     

空调风扇叶片进口角及弦长变化对其固有频率的影响

用有限元方法对空调风扇叶片进口角、叶片弦长变化对其固有频率的影响规律进行了研究 .首先利用一个悬臂梁算例验算了软件有限元计算的误差情况 ,接着分析低阶条件下的空调风扇简化模型的合理性 ,最后在叶片进口角、叶片弦长变化等不同条件下 ,对简化模型进行固有频率计算 ,得到了叶片进口角、叶片弦长变化对空调风扇固有频率影响的近似规律