轴流泵参数化设计及应力与模态特征分析

来源：计算力学学报杂志2016年第1期北京时间：

作者：彭敏,杨琼方,陈志敏,程辛

单位：武汉工商学院 信息工程学院, 武汉 430065,海军工程大学 动力工程学院, 武汉 430033,海军工程大学 科研部, 武汉 430033,海军工程大学 动力工程学院, 武汉 430033

摘要：以船用轴流式喷水推进泵为对象,探索了轴流泵参数化设计、水动力性能、静强度和结构声学特征分析的数值途径。轴流泵叶轮采用升力法设计,导叶采用流线法设计,叶片三维造型在NUMECA参数化设计平台中完成。轴流泵水动力性能校核由粘性CFD计算完成,CFD计算同时提取得到叶片分布式水动力载荷。叶片静强度校核由ANSYS有限元计算叶片应力和应变特征完成,应力分析时同时考虑水动力载荷、重力载荷和离心力载荷。叶片结构声学特征分析由NASTRAN有限元计算叶片模态振型和振型频率完成。计算结果表明,轴流泵扬程和功率满足设计指标,效率达87.13%;叶轮叶片形变相对于叶顶间隙来说为极小量,可忽略不计,叶片存在局部应力集中现象,最大应力小于许用应力,满足静强度要求;叶片前四阶振型特征与分析经验一致,且振型频率远离轴频、叶频及其谐频特征频率,能够避免共振产生。

关键词：轴流泵,CFD计算,应力分析,模态分析,参数化设计,

基金资助：水下测控技术重点实验室延伸性发展基金(YS0C261301)资助项目.