基于流固耦合的脱硫搅拌器振动特性分析

来源：机床与液压杂志2022年第17期北京时间：

作者：蒋麒麟，但斌斌，龚昌运，王伟，刘洋，都李平

单位：武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室；武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室；武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室；武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室；武汉钢铁有限公司技术中心；武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室

摘要：针对由流体引发的脱硫搅拌器振动问题，以常规三叶搅拌器为研究对象，采用基于单向流固耦合的模态分析方法，对流体作用下的搅拌器进行模态分析。通过分析搅拌器在流体作用下的应力和变形情况，对搅拌器最大等效应力部位进行谐响应分析。结果表明：铁水罐内最大流速位于搅拌头附近区域流体，最大速度为1.2 m/s；最小流速位于铁水罐内罐壁附近区域流体，最小速度为0.1 m/s；流固耦合作用下搅拌器最大等效应力出现在搅拌轴和搅拌叶片连接处，数值为 2 299.6 Pa；当激励频率为1阶和3阶固有频率时，搅拌头的振动响应分别达到峰值；当激励频率为260 Hz时， y、z方向的位移峰值分别达到0.001 6、0.000 3 mm；当激励频率为1 800 Hz时， y、z方向的位移峰值分别达到0.006 3 、0.002 2 mm。

关键词：脱硫搅拌器;搅拌流场;流固耦合;模态分析;谐响应分析

基金资助：国家自然科学基金面上项目（51475340）；武汉市科技局科技成果转化项目（2019030703011522）；湖北省中央引导地方科技发展资金项目(2020ZYYD022)