基于流固耦合的离心通风机叶轮强度研究

2011-09-13王松岭吴正人

华北电力大学学报(自然科学版) 2011年4期

关键词：模型

王松岭，孙哲，吴正人，张磊

(华北电力大学能源与动力工程学院，河北保定 071003)

0 引言

在叶轮机械中，叶轮是最为关键的部件，其性能好坏直接关系到叶轮机械运行的可靠性与安全性。一般大型离心通风机的工作环境比较恶劣，使用寿命比较短，事故率相对比较高，而很多故障都是由于叶轮的失效引起的，而引起叶轮失效的原因又有很多方面，如静强度不够、高周疲劳等［1］。传统的离心通风机叶轮强度设计中，仅考虑叶轮受离心力的作用，并且对复杂的叶轮模型作了很多简化，所以导致计算误差一般较大;而采用有限元软件对叶轮进行强度分析时不仅建立模型不需要做任何简化，而且计算结果有较好的精度，可以很好地反映叶轮的变形和应力变化情况［2，3］。文献［4］利用数值模拟的方法对轴流风机叶片进行强度校核时，发现考虑叶片的气动弹性对叶片强度的影响是必要的。文献［5］对汽轮机末级转子叶片进行了流固耦合数值模拟，计算结果表明考虑叶片的气动载荷是必要的。文献［6］对离心压缩机首级叶轮进行了单向流固耦合数值模拟，计算结果表明在设计工况下气动载荷对叶轮强度的影响基本可以忽略不计。

本文以广泛应用于200 MW火力发电机组的G4－73离心通风机为研究对象，考虑流固耦合作用对叶轮的影响，采用有限元软件ANSYS对风机叶轮强度进行研究。