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1、考虑气动载荷的轴流通风机叶轮强度的有限元分析!"#$#%&’(&)&$%!$*(+,#,-./%0&$1%2.-0()3&((&0,-.!4#*("(-5"*$,6-$,#7&0#$1!&0-7+$*)#89-*7李嵩瞿鑫朱之墀!／清华大学工程力学系【摘要】利用!"#$%程序的有限元方法，对&’、分析也是非常重要的。对风机叶轮进行准确的强&(两个模型轴流通风机的叶轮强度进行分析，度分析可为风机设计提供依据，并可为防止事故对叶轮应力和应变分布进行了详细讨论。将有的发生、延长风机寿命提供可靠的数据。限元计算结果与常用的工程方法计算结果进行大量的
2、风机事故表明：风机叶片和轮毂的连了比较，计算中不仅考虑了离心载荷，而且还考接部位最容易发生断裂。工程上对轴流通风机叶虑了由三维流场计算所得的气动载荷。计算结片进行强度校核时一般都采用简化方法，考虑离果表明：有限元计算所得最大应力比工程方法所心力时将叶片简化成质量块，考虑气动载荷时将得的要大，危险点在叶根前缘处。叶片简化成悬臂梁，而叶根处的应力是离心力引起的拉伸应力与气动载荷引起的弯曲应力的叠关键词：轴流式通风机气动载荷强度分析加［E］。这种方法对气动力载荷作了极大简化，也!"#$%&’$：!)*%+,#*-.,."/)0)1$%*2$.30
3、."1.,045只能粗略估算叶根处的应力，却无法得到叶片上6+""+%)$14$7+"8$9’.,78$9(-.):++,;.%%0+7$<*的应力分布，也无法准确求得发生最大应力的位<)0,#.10,0*++"+4+,*4+*-$7（=>?）$1!"#$%6%$5置。这样得到的计算结果和风机实际工作情况有#%.4，0,2-0;-*-+)*%+)).,7)*%.0,70)*%0:<*0$,$1较大出入。另一方面，由于风机工作时叶轮高速046+""+%).%+70);<))+70,7+*.0"9?$%+$@+%*-+%+)<"*)旋转，对叶轮
4、进行应力测试有很多不便，只能测量1%$4=>?.%+;$46.%+720*-*-.*1%$4+,#0,++%0,#特定部位的应力，而且测量对象是模型风机，测得4+*-$7)9A*0),$*+7.:$<**-+;.";<".*0$,*-.*,$*$,5结果也无法用于同系列其它风机。有限元方法及"/*-+;+,*%01<#.""$.7:<*.")$*-+.+%$7/,.40;"$.7应用软件的发展可以对轴流通风机叶轮强度进行%+)<"*+71%$4*-+BC,<4+%0;.")04<".*0$,)$1*-+1"$2三维计算，而且不需作过多简化，
5、根据计算结果可10+"7$1*-+046+""+%.%+;$,)07+%+79A*0);$,;"<7+7以详细了解叶片的应力状态和变形情况。同时还*-.**-+4.304<4)*%+));$4CAMEO凯模CAE案例库6<*+7:/=>?0)".%#+%可以对叶片通道进行三维流场数值模拟［F］，并可*-.,*-.*:/+,#0,++%0,#4+*-$79D-+"$;.*0$,$1*-+以准确知道叶片所受的气动载荷，因此采用有限4.304<4)*%+))$1*-+046+""+%0).**-+1%$,*+7#+$1元方法同时考虑叶片气动载荷对
6、轴流通风机进行*-+:".7+%$$*9www.cameo.org.cn强度分析是完全可能的，也有实际意义。()*+,%-#：!./&01&2!)%,-*2&3/’0,&-#$%)24$5本文采用!"#$%程序的三维有限元方法，并利&2&0*#/#用叶轮通道流场三维数值模拟得到的气动载荷，一、引言对&’和&(两个模型轴流通风机进行了叶轮强度分析，又分别计算了有和没有气动载荷时叶轮压力、效率及噪声等是风机的主要性能参数，的应力和变形，并与常用的工程方法进行了比较。在风机设计和制造时已受到人们的重视。但风机下面详细介绍所采用的方法、计算结果和得
7、出的工作时叶轮高速旋转，各部件，特别是叶论的强度结论。!本文其他作者：刘江林（北京西山风机厂）FGGF年H月B日收到北京市EGGGI’万方数据—EE—风机技术#HHF年第#期／设计试验按照$%&’(程序的要求加载。二、计算方法与步骤<"程序参数设置与计算!"风机单元划分先用$%&’(程序的静力计算程序进行预处轴流通风机叶轮可分为叶片和轮毂两部分，理。此时首先定义各种计算参数，几个关键参数并分别对这两部分划分单元。叶片部分单元划的设定包括：分直接利用叶轮通道三维数值模拟的网格，采用单元类型，在=%*>*,5.3!?+@*菜单中：四边形板单元，
8、这样不仅可以省去部分工作量，叶片：7.’5(’@2A3!9%05*而且添加气动载荷时也不需要插值。具体网格轮毂：7.’5(’@2A3!B(2A6划分可见文献［#］。轮毂部分网格生
