一种避免叶轮振动中靶向能量传递现象发生的叶轮优化设计方法与流程

文档序号:12113951阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种避免叶轮振动中靶向能量传递现象发生的叶轮优化设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一:对叶轮进行静强度计算和可靠性分析,校核其安全性;

步骤二:对叶轮在理想和失谐状况下分别进行模态分析,并提取前若干阶模态,列出各阶模态的固有频率及其对应的振型图;

步骤三:根据步骤二得到的各阶模态的固有频率及其振型图,分析出叶轮发生振动能量靶向传递所对应的模态;

其中,振型图中振动振幅最大处被“封闭”在很小的局部区域内,这些振动局部区域相对“孤立”,则这些模态对应的频率带为叶轮的禁带,而其它振动变形在整个叶轮上分布比较均匀的模态的频率带则对应为叶轮的通带;

步骤四:将激振因素的频率与步骤三所得的禁带进行对照,判断激振频率是否落入禁带中,若出现叶轮的激振频率落入禁带中的情况,则修改叶轮结构或者改变激振源的激振频率,避免激振频率落入禁带之中,确保叶轮安全运行。

2.根据权利要求1所述的避免叶轮振动中靶向能量传递现象发生的叶轮优化设计方法,其特征在于,步骤一中,当仅考虑离心力的作用时,加载离心力于叶轮静强度计算模型,根据计算结果,求出叶轮最大应力值及大应力区;

当同时考虑叶轮强度安全系数,则要判断最大应力值是否满足材料强度要求,是否满足设计要求。

3.根据权利要求1所述的避免叶轮振动中靶向能量传递现象发生的叶轮优化设计方法,其特征在于,步骤二中,所述失谐状况是指:对于理想情况下,设计的具有循环周期对称结构的叶轮而言,由于加工制造误差因素造成实际结构具有某种程度的不规则性、不确定性的缺陷的状况;

其中,定义叶轮叶片厚度失谐量为:

ε=(b-b0)/b0 (1)

式中,b为叶片的实际厚度mm,b0为叶片的设计厚度mm;在符合工程制造加工误差标准的范围内,取ε≤±5%;对叶片安装角度失谐量取θ≤±1°进行研究;

同时,定义隔离裕度P来衡量激振力的激励频率与禁频的远近程度,其表达式为:

P=(fi-f0)/f0 (2)

式中,fi为第i阶模态对应的禁频频率Hz,f0为激振力的激励频率Hz。

4.根据权利要求3所述的避免叶轮振动中靶向能量传递现象发生的叶轮优化设计方法,其特征在于,所加的失谐将对固有频率产生高达30%的相对误差,因此,在加入失谐后,禁带的隔离裕度其表达式应满足:

|fi-f0|/f0≤30% (3)

式中,fi为第i阶模态对应的禁频频率Hz;f0为激振力的激励频率Hz。

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