大型轴流风机叶片的气动弹性数值分析研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第11期机械工程学报Vol.45No.112009年11月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGNov.2009DOI：10.3901/JME.2009.11.133*大型轴流风机叶片的气动弹性数值分析研究121毛军杨立国郗艳红(1.北京交通大学土木建筑工程学院北京100044；2.中国建筑科学研究院建筑结构研究所北京100013)摘要：在叶轮机械的流固耦合中以弹性体流固耦合问题最具难度。在这类问题中，需要考虑叶片在运转过程中的弹性变形与振动对流场的影响以

2、及振荡流场的反作用。以北京地铁18号专用轴流风机为例，在考虑叶片变形和流场之间相互影响的耦合状态下，探讨机叶片气固耦合问题的计算方法。采用CFX软件进行流场计算、ANSYS软件进行结构计算，以MFX-ANSYS/CFX为数据耦合平台，应用弱耦合分区法对风机叶片的气动弹性进行数值模拟分析。并与不考虑叶片弹性变形的情况进行对比，发现考虑气动弹性的最大应力几乎是不考虑气动弹性的最大应力的两倍，相应的安全系数相差较大，不考虑叶片的气动弹性容易高估叶片结构的安全性。分析考虑弹性变形对叶片结构安全性的影响，说明叶片的气动弹性分析的必

3、要性和重要性。关键词：流固耦合弱耦合分区法数值模拟气动弹性风机叶片中图分类号：O35NumericAnalysisofonthePneumaticElasticityofLargeAxial-flowFanBlade121MAOJunYANGLiguoXIYanhong(1.SchoolofCivilEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044;2.InstituteofBuildingStructures,ChinaAcademyofBuildingResear

4、ch,Beijing100013)Abstract：Inthefluid-solidcouplingofturbomachine,theelastorfluid-solidcouplingisthemostdifficultyproblem.Insuchkindofproblem,itisneededtoconsidertheelasticdeformationofbladeintheoperatingprocess,theinfluenceofvibrationontheflowfield,andthereaction

5、ofoscillatingflowfield.TheNo.18axialflowfaninBeijingsubwayistakenasanexample,inthecouplingstatewiththeconsiderationoftheinteractionbetweenbladedeformationandflowfield,thecalculationmethodofgas-solidcouplingoffanbladeisdiscussed.REPEATABILITYsoftwareisadoptedtocar

6、ryoutflowfieldcalculationandANSYSsoftwareforstructurecalculation,MFX-ANSYS/CFSistakenasdatacouplingplatform,andweakcouplingzoningmethodisappliedfornumericalsimulationanalysisofthepneumaticelasticityoffanblade.Anditiscomparedtothesituationthatiswithoutelasticdefor

7、mationconsidered.Itisfoundthatthemaximumstresswithpneumaticelasticityconsideredisalmosttwotimesofthemaximumstresswithoutpneumaticelasticityconsidered,andthecorrespondingsafetycoefficientsareingreatdifference.Withoutthepneumaticelasticityconsidered,itiseasytoovere

8、stimatethesafetyofbladestructure.Throughanalysisoftheinfluenceofelasticdeformationonthesafetyofbladestructure,thenecessityandimportanceofanalyzingthepneumatice