轴流畅风机叶片模态仿真及其对气动噪声的影响

半山丶先生

　0 引言

　　轴流畅风机当其叶片较薄以及过分前掠,重心偏离叶根截面中心时,较高转速造成的离心力和不稳定进气流造成的叶片升力的变革,很容易引发叶片振动。同时由于流固耦合,还大概造成叶片的驰振,使叶片提前疲劳损坏,低落风机效率,并产生较大的气动噪声。

　　在叶轮设计时有须要对其振动模态举行盘算,但叶片叶身曲面复杂,用经典理论无法求解,因此必须借用有限元模型来盘算。ANSYS是当今比力有名的有限元分析软件之一,具有多种物理场的求解功能,可以很方便地举行模态分析;大型CAD系统软件UniGraphics具有丰富的曲面造型功能,非常适合于叶轮等具有复杂曲面实体的造型,建好的实体模型导入ANSYS即可举行模态分析。

　　1 叶轮CAD模型创建和接口导入

　　1.1 叶轮根本参数

　　轴流畅风机为整体注塑ABS塑料叶轮,叶片数为4,叶片较宽,叶片呈前掠状。工作转速为860r/min,轮毂直径为0.147m,叶轮外径为0.42m。

　　1.2 多少模型创建

　　通过三坐标丈量仪丈量得到叶片外貌型值点,将点阵毗连成曲面,并使用软件UG的曲面剪裁和缝合功能,将叶片的曲面毗连起来。一旦所有曲面被缝合就自动生成以各曲面为界限的实体。

　　叶轮为循环对称布局,为加速有限元分析过程,使用ANSYS的循环对称分析功能,对一个90°根本扇区举行求解。建模时使全局坐标系的Z轴与叶轮旋转轴线对应,创建完整叶轮模型,然后用过轮毂轴线两个相互夹角为90°的两个平面切出1/4的叶轮模型。

　　1.3导入多少模型

　　能够将UG模型导入ANSYS的方法有3种,其中{方案}直接的模型数据互换的两种是:一是通过尺度的数据接口将CAD模型数据转入分析系统;别的是通过ANSYS为UG提供的专用接口直接读入UG的prt文件;第三种借助UG的GFEMFEA。

　　这里接纳第二种方法,在功能菜单中点击File→Import→UG,再选取零件文件即可。

　2 预处理和求解

　　2.1输入质料物理参数

　　输入ABS质料的物理性能参数:密度为1.2×10-6g/mm3,弹性模量为2.3MPa,泊松比为0.38。

　　2.2选择单位范例

　　叶轮外貌为变厚度复杂曲面,选用10节点的四面体单位solid92,该单位接纳二次位移模式,非常适合对形状不规则的实体分别有限元模型。为了对根本扇区的两个隔断相对90°的轮毂的剖面分别网格,还选择了一种二维单位:MESH200单位,并设定单位形状参数为“trianglewith6nodes”(MESH200单位是专门用来分别网格,提供网格占位功能,不到场单位运算)。