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軸流式壓縮機是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將氣體從軸向吸入，氣體獲得速度后排入導葉，再經(jīng)擴壓后沿軸向排出的一種速度型壓縮機，其阻力損失小，流量大，效率高，因而廣泛應(yīng)用于石化、冶金等行業(yè)。從該類型壓縮機在工程上發(fā)生的諸多事故來看，很大一部分是由于葉片斷裂引起的。軸流式壓縮機的葉片是軸流式壓縮機關(guān)鍵部件之一，同時也是設(shè)計的重點和難點，葉片的強度和振動特性是設(shè)計人員最為關(guān)心的2個問題。隨著計算機軟、硬件技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的學者采用數(shù)值方法來預(yù)測所設(shè)計結(jié)構(gòu)的這2大特性，其中以有限元計算居多。
對葉片進行有限元分析之前必須建立其CAD實體模型，由于葉片的外形一般是由比較復雜的自由曲面包絡(luò)而成的零件，因此應(yīng)合理選擇模型建立的方法和過程，使其CAD實體模型較為準確地轉(zhuǎn)化為有限元分析系統(tǒng)所需要的幾何模型。
針對目前有限元分析軟件通常不具備強大的實體建模能力的狀況，我們將探討采用參數(shù)化建模軟件(Solidworks)構(gòu)造某軸流式壓縮機葉片三維實體模型的關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)精確轉(zhuǎn)換成有限元分析系統(tǒng)所需要的幾何模型提供必要條件。在此基礎(chǔ)上，針對具體葉片結(jié)構(gòu)，對CAD軟件(Solidworks)和CAE軟件(ANSYS)之間的接口類型及轉(zhuǎn)換方法做了詳細分析，提出了將CAD系統(tǒng)下所創(chuàng)建的葉片幾何模型轉(zhuǎn)化為有限元分析系統(tǒng)所需要的幾何模型的方法和注意問題，并成功地實現(xiàn)了模型的轉(zhuǎn)換，同時在ANSYS系統(tǒng)下對所轉(zhuǎn)換模型進行了網(wǎng)格剖分，建立了有限元分析模型，結(jié)果表明該方法可行。
對于扭曲型葉片，一般是根據(jù)壓縮機性能要求以及進出口壓力、速度和效率等參數(shù)，應(yīng)用流體分析軟件(CFD)，經(jīng)過流場計算，得到在葉片高度方向上的一系列橫截面的離散數(shù)據(jù)，即流場部分點的三維坐標值，根據(jù)這些坐標值來建立葉片的實體幾何模型。
建模時，通常將葉片截面型線內(nèi)、外弧的型值點坐標值以文本文件形式輸入計算機，每一行對應(yīng)1個型值點的X、Y、Z坐標值。在Solidworks中采用“插入”→“曲線”→“通過自由點的樣條曲線”命令插入每一截面的內(nèi)、外弧曲線型線，建立葉片的三維CAD模型。
在三維實體造型軟件中建立的葉片三維實體模型，當導入ANSYS系統(tǒng)時，由于表達方式和轉(zhuǎn)換軟件的問題，會產(chǎn)生葉身不成體等沒有完全轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，一邊無線，即在Solidworks系統(tǒng)或其他三維實體造型系統(tǒng)中是實體，但在ANSYS系統(tǒng)中不是實體，這樣就無法繼續(xù)建立有限元分析模型，因此在保證不改變流場要求的情況下，必須對原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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