基于单向流固耦合的轴流泵叶片应力特性数值模拟

摘要

基于单向流固耦合法,采用Ansys Workbench平台软件,对4种不同流量工况下轴流泵叶轮叶片的应力和变形特性进行了数值模拟研究。结果表明:在工况Ⅰ(Q=415.68 L/s)、工况Ⅱ(Q=370.33 L/s)、工况Ⅲ(Q=293.10 L/s)和工况Ⅳ(Q=253.10 L/s)条件下,轴流泵叶片应力分布的整体规律,从轮毂到轮缘沿半径方向逐渐减小,在轮毂与叶片根部连接区域出现应力集中,等效应力最大值出现在轮毂与叶片相交、靠近进水侧附近。说明叶片根部与轮毂连接处更为敏感,易发生疲劳破坏,在设计中应重点关注。轴流泵叶片变形分布的整体规律,从轮毂到轮缘沿半径方向逐渐增大,在轮毂附近变形最小,最大变形出现在叶片进水边靠近轮缘附近。随着流量减小,轴流泵叶片的最大等效应力及最大变形量增大,说明轴流泵在流量较小的工况下运行时,叶片承受的最大等效应力更大,最大变形更大,应予以重点关注。