石家庄风机水轮机叶片静力分析

作者：石家庄风机　　　　　日期：2014-11-7　　　　　浏览：2121　　　　　

4)按照第二章的方法重新建立并计算石家庄风机厂风机模型,对比分析计算结果与设计要求。然后通过不断调整各种影响石家庄风机厂风机性能的因素,直至石家庄风机厂风机模型计算结果与设计要求差距较小。设计值允许有一定的波动范围。最终通过不断调整各项参数得到了一合性能较吻合的石家庄风机厂风机,该石家庄风机厂风机在设计转速5000rpm、风量4000mVh时的总压为907Pa,功率为1735W,效率为0.58。利用3.2小节中的多流场弱祸合方法对水力石家庄风机厂风机进行性能预测,可以计算得到不同水压下水力石家庄风机厂风机的性能。多流场弱耦合计算中需要注意:设计的水力石家庄风机厂风机转动惯量需要重新计算,其中水祸轮和石家庄风机厂风机叶轮放大后轴向的惯性矩分别变为.5><l(r5%*w2和0.012&?m2,轴向总的惯性矩也因此约为0.012松?;W2;在Fluent中查找输出扭矩的叶轮表面和轮毂面的面号,并在UDF程序中进行修改;石家庄风机厂风机流量随水力石家庄风机厂风机机组转速的改变不断变化,可以通过DEFINE_PROFILE宏来定义每一个时间步内的石家庄风机厂风机进口流量,流量的大小可以按照公式5.3近似给出。

图5.6为设计水力石家庄风机厂风机在进口水压0.2~0.7MPa下的性能曲线。随着进口水压的增大,水力石家庄风机厂风机的水流量、风量和风压均逐步增加,与通常水力石家庄风机厂风机的实际运行效果一致。设计转速为5000rpm,进口水压0.7MPa下的水轮机功率大于石家庄风机厂风机功率和机械损耗的和,因此0.7MPa下水力石家庄风机厂风机的转速相比5000rpm有所上升。与原机相比,设计的水力石家庄风机厂风机,尺寸相对增大,进口水压0.7MPa下,设计的水力石家庄风机厂风机最大风量为4213mVh,比原机.2MPa下的最大风量3500mVh更大,由此可见,同时增大水轮机和石家庄风机厂风机的尺寸可以使便携式水力石家庄风机厂风机获得更宽的性能范围。

设计的水力石家庄风机厂风机的实际工作状态属于高速运转,因此对各部件的强度校核至关重要。在该设备中,须进行强度校核的转动件有水祸轮和石家庄风机厂风机叶轮。水力石家庄风机厂风机进口水压一般存波动,为保证留有一定的强度裕度,以下对进口水压为0.8MPa下的水祸轮和石家庄风机厂风机叶轮进行强度校核。通过多流场耦合计算,进口水压0.8MPa下,水力石家庄风机厂风机的转速为5463rpm,风量为4370m3/h,石家庄风机厂风机全压为1154Pa

(1)水轮机叶片静力分析

为了将流场的压力分布准确加载到叶片表面,强度校核利用ANSYS Workbench进单向流固賴合计算,步骤简单概括如下:1 )在Workbench主界面分别添加Fluid Flow、Mesh、Finite Element Modeler ( FEM )和 Static Structural 模块,并建立各模块之间的联系;

2 )在Fluid Flow模块的Setup栏中先导入在Fluent计算完成的cas文件,然后在Solution栏中导入相应的dat文件;3)在Mesh模块,建立固体模型并完成网格划分;4 )在StaticStructural模块设置材料属性,设置重力加速度、转速、固定面,并将流场压力通过插值加载到耦合面上;5)求解结构场,得到应力和应变。塑料祸轮材质经化验是聚缩酵,其力学性能如表5.3。水祸轮的应力应变分布见图5.7~5.8。由于叶片进水端相对较薄,并且承受进口流体冲击,所以应力和应变比较大。应变最大值发生在叶片顶端,最大应变为O.Olmm;应力最大值发生在叶片根部,最大应力为3.74MPa,小于聚缩醒的许用应力达78.4MPa,所以水祸轮设计满足强度要求。