基于流固耦合的余热排出泵转子模态分析.pdf

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1、FLUIDMACHINERYVo1．40，No．6，2012文章编号：1005—0329(2012)06—0028—05基于流固耦合的余热排出泵转子模态分析刘厚林，徐欢，王凯，吴贤芳。杜辉(江苏大学流体机械工程技术研究中心，江苏镇江212013)摘要：核电用余热排出泵的可靠性至关重要。通过ANSYS的FSI功能对余热排出泵进行流固耦合分析，得到流体对固体的流固耦合作用力；应用ANSYS中的模态分析功能对余热排出泵转子无预应力下的模态以及流固耦合作用力和旋转离心力作用下的模态进行了对比分析。结果表明：流固耦合载荷力对转子固有频率的影响大于旋转离心力；在同时考虑流固耦合力和旋转离心力条

2、件下，余热排出泵转子固有频率介于只考虑旋转离心力和只考虑流固耦合力的固有频率之间，且除第3阶外均小于无预应力下的固有频率。其中，第2阶模态的固有频率与无预应力相比更接近于激振频率。在预应力作用下，振幅有所上升。关键词：余热排出泵；转子；模态分析；流固耦合；预应力中图分类号：TH31I文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．06．007ModalAnalysisforRotorofRe,dualHeatRemovalPumpbasedonFluid-structureInteractionLIUHou-lin，XUHuan，WANGKai，W

3、UXian—fang，DUHui(ResearchCenterofFluidMachineryEngineeringandTechnical，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)Abstract：Thereliabilityisveryimportanttoresidualheatremovalpumpfornuclearpowerplant．Basedonthefluid—structurecouplinganalysis，thefluid—structurecouplingforceisobtained．Therotormodalis

4、calculatedbymeansofthemodelfuctionofANSYSconsideringpre—stressornot．Theresultshowthatcomparedwiththecentripetalforce，thefluid—structurecouplingforcehavealargeeffectonthenaturalfrequencyoftherotor．Consideringbothfluid—structurecouplingforceandcentripetalforce，thenaturMfrequencyisbetweeneither．A

5、ndalthenaturalfrequencyconsideringthepre-stressislowerthanthenon—stressexceptthethirdmoda1．ThenaturMfrequencyofthesecondmodelisclosedtothevibrationfrequency，Theamplitudeofpre—stressmodelishigherthanthenon—stressmode1．Keywords：residualheatremovMpump；rotor；modalanalysis；fluid—structureinteractio

6、n；pre—stress1前言响其模态的重要因素是旋转离心力和叶轮流固耦合作用力(又称流固耦合力)J。由于流体机械余热排出泵是百万千瓦核电站中的关键设备处于高速运转中，难以使用常规的测量手段对其之一，是除主泵之外唯一不知在核岛内的核二级进行模态的试验测量，因此基本采用数值方法对泵。它的可靠性对整个核电站的稳定运行起着至流体机械进行模态分析。而传统的数值研究忽略关重要的作用¨。此外，余热排出泵对振动性能了流场与结构场之间的相互作用，也就是把离心的要求很高，因此，对百万千瓦级余热排出泵的转泵内部流动与其部件结构振动特性分开进行研子部件进行模态分析具有重要的意义。究。随着流固耦合技术的发

7、展，流固耦合分析已模态分析是研究结构动力特性的一种近代方成为分析流体机械可靠性的重要方法]。法，用于确定结构的固有振动特性，也是进行其他本文应用ANSYS的FSI功能对余热排出泵动力学分析的基础J。在流体机械领域中，影进行弱流固耦合分析，得到流体对固体的流固耦收稿日期：201l—O8—15基金项目：国家自然科学基金项目(51079062)；江苏省自然科学基金(BK2010346)；江苏省教育厅项目(09KJD470002)2012年第40卷第6期流体机械29合作用力；