離心風(fēng)機(jī)葉輪的有限元分析及優(yōu)化
關(guān)鍵詞：離心風(fēng)機(jī) 發(fā)布時(shí)間：2013-07-11 點(diǎn)擊數(shù)：2489
離心風(fēng)機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械。離心風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于礦業(yè)、建筑、鋼鐵、發(fā)電和農(nóng)業(yè)等國(guó)民生產(chǎn)生活領(lǐng)域。葉輪和葉片是離心風(fēng)機(jī)的重要工作部件，它的強(qiáng)度影響風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，其結(jié)構(gòu)參數(shù)決定風(fēng)機(jī)的性能。傳統(tǒng)方法計(jì)算葉輪和葉片的應(yīng)力比實(shí)際值小，設(shè)計(jì)出來(lái)的風(fēng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)事故。離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)較多的采用相似設(shè)計(jì)法，沒(méi)有優(yōu)化風(fēng)機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，使風(fēng)機(jī)性能不夠理想。本文運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法對(duì)葉輪和葉片進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化和流場(chǎng)模擬，為離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供參考。
1、以油菜籽分選機(jī)上用的離心風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，根據(jù)風(fēng)機(jī)各零件的制造圖紙，利用Pro/E分別建立了離心風(fēng)機(jī)及其零部件的三維實(shí)體模型和風(fēng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)流道的三維模型。
2、借助有限元分析軟件ANSYS對(duì)葉輪進(jìn)行靜力分析，得到葉輪的應(yīng)力、應(yīng)變分布云圖。將有限元分析結(jié)果與傳統(tǒng)計(jì)算方法結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了傳統(tǒng)計(jì)算方法的局限性。兩種計(jì)算方法都表明該風(fēng)機(jī)葉輪滿足強(qiáng)度條件，但有限元分析結(jié)果更接近于實(shí)際。
3、利用ANSYS對(duì)葉輪進(jìn)行了模態(tài)分析，得到葉輪的前八階固有頻率和對(duì)應(yīng)的振型圖。葉輪的干擾頻率小于葉輪的各階固有頻率，因此葉輪不會(huì)發(fā)生共振。
4、建立了以風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)流量下的流力損失*小為目標(biāo)函數(shù)，葉輪部分結(jié)構(gòu)參數(shù)為變量的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，借助MATLAB軟件的優(yōu)化工具箱對(duì)葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得到*小流力損失和此時(shí)的葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)，將流力損失由110.13Pa減小為75.51Pa。優(yōu)化結(jié)果表明將優(yōu)化設(shè)計(jì)方法運(yùn)用于風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中可以有效提高風(fēng)機(jī)性能。
5、利用CFD軟件FLUENT對(duì)離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)各個(gè)部分的壓力云圖和速度矢量圖。通過(guò)速度矢量圖了解風(fēng)機(jī)內(nèi)空氣流動(dòng)情況，通過(guò)壓力云圖可以預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能。計(jì)算結(jié)果可以為風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)及改進(jìn)提供參考。
常州市（無(wú)錫）文順風(fēng)機(jī)廠產(chǎn)品齊全，主要產(chǎn)品有：高、中、低離心風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)；各種軸流風(fēng)機(jī)；水泥立窯專用高壓離心風(fēng)機(jī)；化鐵爐高壓離心風(fēng)機(jī)；化鐵企業(yè)替代進(jìn)口的不銹鋼風(fēng)機(jī)；空調(diào)專用風(fēng)機(jī)；各種除塵、耐磨、防腐、非標(biāo)等特種風(fēng)機(jī)近三十個(gè)系列，三百多種規(guī)格的產(chǎn)品。