基于ansys workbench叶轮叶片流固耦合分析

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1、龙源期刊网http://www.qikan.com.cn基于ANSYSWorkbench叶轮叶片流固耦合分析作者：褚鹏飞来源：《价值工程》2015年第15期        摘要：以离心泵叶轮为研究对象，设定不同的两种工况（120/160L/s），基于Navier-Stokes方程和SSTk-？棕湍流模型，构建两者的内流场模型，次而根据其受力建立叶轮叶片的静力平衡方程，设置边界条件，施加载荷，最后求解得出结果。在流场的数值模拟中，由于考虑到离心力及流场对叶片的表面压力的影响，将内流场网格连接CFX模组进行流场模拟。在结构场中，导入CF

2、X计算得出的水压力数值，最后求解得到叶片在两个工况下的应力应变情况。分析结果表明，叶轮叶片都能在两种工况下正常的运行。        Abstract：Theresearchobjectinthispaperiscentrifugalimpeller.Twodifferentoperatingconditions（120/160L/s）areset.TheinternalflowfieldmodelofthetwooperatingconditionsareestablishedbasedonNavier-Stokesequatio

3、nandSSTk-？棕turbulencemodel.Andthenthestaticequilibriumequationoftheimpellerbladesisbuiltaccordingtothestresstosetboundaryconditionandaddload.Finallytheresultiscalculated.Influidnumericalsimulation，asaresultofconsideringtheinfluenceofcentrifugalforceandrotatingfluidonth

4、epressureforblades，flowfieldsimulationiscarriedouttotheinternalflowfieldgridconnectionCFXmodule.ImportthewaterpressurevaluecalculatedbyCFXinstructurefield.Finallythestress-strainconditionofthebladeunderthetwoworkingconditionsareobtained.Theresultsshowthattheimpellerbla

5、descanrunnormallyintwoconditions.        关键词：离心泵；叶片；流固耦合；CFX；应力应变        Keywords：centrifugalpump；impellerblades；fluid-solidcoupling；CFX；equivalentstressanddeformation        中图分类号：TK83文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）15-0082-04        2结构场计算        2.1载荷施加        载荷中涉及的叶片水压

6、力无法在Mechanical中单独施加，采用的是CFX-Post的计算数据连接Static龙源期刊网http://www.qikan.com.cnStructure模组，施加水压力，除此之外，还涉及位移约束和离心力。离心载荷是通过插入Inertial选项中的RotationalVelocity，选择的叶轮转速给定为153.93rad/s。位移约束通过插入Inertial选项中的CylindricalSupport，旋转轴段的两个柱面。        2.2求解结果        图5中是反映的两种工况下叶片的应力应变云图。工况1（Q

7、=120L/Min）叶片，最小应变位移为6.0198×10-5m，最大应变位移为1.4991×10-3m；工况2（Q=160L/Min）叶片，最小应变位移为8.4329×10-5m，最大应变位移为1.8137×10-3m。        选择任意叶片的两条上缘线，单独选取每个工况的吸力面、压力面的两天缘线进行对比，观察随着流量的增加，等效应力的变化趋势。从图6、7观察到，叶片等效应力并非随着叶缘线而恒定增大的，而是时刻波动；叶缘线285mm（叶根部）应力有加大的跳跃，特别是吸力面上缘线；在工况1至工况2净流量增加40L/Min情况下

8、，不论吸力面还是压力面，叶片所受到的等效应力增加的幅度很小（叶尖和叶根处除外）。        3结论        本文通过CFX对离心叶轮进行了单向流固耦合，首先进行了叶轮场的数值模拟，将叶片表面的水压力导入结构场，求得叶片最大等