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《高速透平膨胀机叶轮动力学模态的有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第30卷第3期动力工程学报Vol.30No.32010年3月JournalofChineseSocietyofPowerEngineeringMar.2010+文章编号:1674-7607(2010)03-0161-05中图分类号:TK263.61文献标识码:A学科分类号:470.30高速透平膨胀机叶轮动力学模态的有限元分析李超,艾丽昆,刘延峰,顾文婷(兰州理工大学石油化工学院,兰州730050)摘要:基于有限元方法建立了叶轮的动力方程和N阶自由度系统的自由振动微分方程,并对方程中非线性初应力刚度矩阵进行了线性简化;应用Ansys有限元软件对透平膨胀机工作状态下的闭式叶轮和半开式叶轮分
2、别进行了带有预应力结构的模态分析,得到了其在惯性力作用下的振动特性和振动形式;同时对不同转速下闭式叶轮的模态进行了计算分析.结果表明:叶轮离心力的刚化作用对振动频率的影响较为显著;由于离心力的刚化作用,叶轮的固有频率比静频时有所提高;随着转速的提高,叶轮的振动频率也随之加快.关键词:透平膨胀机;叶轮;振动特性;振动频率;模态分析;有限元分析DynamicModalAnalysisofHigh-speedRotaryTurbo-expanderImpellerwithFiniteElementMethodLIChao,AILi-kun,LIUYan-feng,GUWen-ting(Col
3、legeofPetrochemicalTechnology,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China)Abstract:Thedynamicequationandthefreevibrationdifferentialequationofn-degreefreedomsystemwereestablishedfortheimpellerbasedonthefiniteelementmethod,andthenonlinearinitialstressstiff-nessmatrixintheequationswassimplif
4、iedwithlinearity.Themodalanalysesfortheclosedandsem-iopenimpellersofturbo-expanderwithpre-stressedstructureunderworkingconditionsweremaderespectivelybasedonthefiniteelementsoftwareofAnsys.Thevibrationcharacteristicandvibrationformunderinertiaforceactionwereobtained,andcalculationanalysesforclose
5、dimpellermodewithdifferentrotatingspeedweremadeaswell.Resultsshowthattherigidizationeffectofimpellercentrifugalforcehassignificantim-pactonvibrationfrequency.Becauseofthiseffect,thenaturalfrequencyofimpellerishigherthanstaticfrequency,andtheimpellervibrationfrequencywillalsorisewiththeincreaseof
6、rotatingspeed.Keywords:turbo-expander;impeller;vibrationcharacteristic;vibrationfrequency;modalanalyse;finiteelementanalysis透平膨胀机是利用气体膨胀输出外功并产生冷部件,是保证整套设备稳定运行的关键部分.透平膨量的机器.它是空气分离设备、天然气(石油气)液化胀机的核心部件是叶轮.在实际工作中,叶轮结构受分离设备和低温粉碎设备等获取冷量所必需的重要到随时间变化的动载荷作用,如由于叶轮入口气流收稿日期:2009-10-28修订日期:2009-11-24基金项目:兰州理
7、工大学博士基金资助项目(BS05200906)作者简介:李超(1958-),男,山西平定人,教授,工学博士,研究方向为:流体机械理论与应用研究.艾丽昆(联系人),女,硕士研究生,电话(Tel.):13659495324;E-mail:ailikun034@163.com.#162#动力工程学报第30卷分布的不均匀及转子的不平衡产生的离心力等周期形对平衡方程的影响.因此,将求解叶轮微幅振动平[1-2]性载荷的作用.当其所受的动载荷较大时,或者衡位
