多级离心风机转子动力学分析及叶轮优化

摘要

离心风机是运用广泛的一类旋转机械，其振动和稳定性直接关系到设备的安全运行，是企业要解决的难题之一。转子是离心风机旋转的核心部件，其动力学性能对风机效率有极大的影响。本文采用有限元法对多级离心风机转子振动响应特性进行了研究。
　　首先，通过三维软件UG建立某型号多级离心风机转子三维实体模型，装配完整后通过中间格式导入有限元分析软件 ANSYS中，定义体和体之间的接触后，进行网格划分并设置边界条件。分别对自由状态下和受约束状态下多级离心风机转子进行了模态分析，得到固有频率和振型。改变转子的材料属性，对不同材料转子进行了模态分析，得到不同材料转子的固有频率和振型。分析固有频率是否存在与风机基频共振，分析振型图查看转子振动特性。
　　其次，在模态分析的基础上，给离心风机转子模型加载激振力，并在轴上布置不同位置五个点，对不同材料转子进行谐响应分析，得到转子振动和位移关系，验证模态分析的正确性。根据五个点的频率-位移曲线，得出多级离心风机的转子在不同位置振动响应特性，完成离心风机转子动力学分析，为离心风机优化设计提供参考。
　　最后，利用有限元ANSYS对单个叶轮施加旋转离心力的情况下进行静力学分析，根据应力-应变云图，分析叶轮的强度特性，完成叶轮强度校核。改变叶轮轮盖厚度，完成对叶轮的优化。最后对叶轮整体进行模态分析并与基频及叶频比较，从而避免发生共振。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 本课题的国内外研究现状

1.3 本文研究的内容和章节安排

1.4 本章小结

第2章 转子动力学基础理论和离心风机的结构介绍

2.1 转子动力学基础理论

2.2 有限元基础理论

2.3 ANSYS模块

2.4 离心风机的结构介绍

2.5 本章小结

第3章 多级离心风机转子的模态分析

3.1 模态分析的理论基础

3.2 多级离心风机转子的有限元模型

3.3 计算结果与分析

3.4 不同材料转子的模态分析

3.5 本章小结

第4章 多级离心风机转子的谐响应分析

4.1 谐响应分析简述

4.2 谐响应分析的步骤

4.3 谐响应分析的计算及结果

4.4 本章小结

第5章 离心风机叶轮有限元分析

5.1 叶轮强度分析理论基础

5.2 叶轮模型的建立

5.3 叶轮静力分析结果

5.4 单个叶轮模态分析结果

5.5 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢