轉(zhuǎn)爐煤氣鼓風(fēng)機葉輪動力學(xué)與裂紋分析

【摘要】：鋼鐵行業(yè)在我國發(fā)展迅速，風(fēng)機在鋼鐵廠使用越來越廣泛，對風(fēng)機結(jié)構(gòu)的性能要求也變得更高。廠房中的風(fēng)機在其頻繁的使用過程中，均出現(xiàn)了不同程度的裂紋，嚴(yán)重危害生產(chǎn)安全。轉(zhuǎn)爐煤氣鼓風(fēng)機是用于將旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機械能，轉(zhuǎn)換成煤氣總壓增加而使煤氣連續(xù)流動的動力驅(qū)動機械，保證風(fēng)機的安全使用是鋼鐵生產(chǎn)中的重要工作之一。課題通過對某鋼廠的離心風(fēng)機進(jìn)行力學(xué)分析的研究和流場分析，提出針對裂紋問題的維護(hù)加固策略，并確定最終的方案實施，保證風(fēng)機裂紋問題解決的有效性。 首先，對風(fēng)機結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析，葉輪在工作狀態(tài)下，由于材料本身、轉(zhuǎn)子振動或者加工工藝等原因，都很可能產(chǎn)生表面裂紋。并對葉輪轉(zhuǎn)子各部件進(jìn)行強度校核，分別計算出對應(yīng)的安全系數(shù)值，找到強度是否是裂紋產(chǎn)生原因之一。對風(fēng)機表面加固，重新計算強度，分析強度的改變。 其次，建立雙吸式離心風(fēng)機的三維仿真分析模型，應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件分別進(jìn)行靜、動態(tài)特性分析。通過靜態(tài)分析，了解風(fēng)機葉輪結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布狀態(tài)，確定葉輪產(chǎn)生裂紋的應(yīng)力中區(qū)域以及最大應(yīng)力值；通過模態(tài)分析，提取葉輪的固有頻率及振型圖，了解葉輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度的分布情況； 最后，利用Fluent軟件對風(fēng)機內(nèi)流場進(jìn)行定常的數(shù)值模擬，獲得葉輪轉(zhuǎn)子與蝸殼流域的氣流壓力脈動情況，觀察葉輪流場的特征現(xiàn)象并分析。通過葉輪的單向流固耦合模擬來研究定常氣動力對葉輪振動特性的影響，為風(fēng)機設(shè)計及安全運行提供理論依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：離心風(fēng)機 強度校核 有限元分析 氣動力 單向流固耦合
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TF341.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題的研究背景及研究意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析10-13
• 1.3 研究的目標(biāo)及內(nèi)容13-15
• 1.3.1 研究內(nèi)容13-14
• 1.3.2 主要研究目標(biāo)14
• 1.3.3 研究的技術(shù)路線14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第2章 有限元分析與 CFD 的基本理論16-23
• 2.1 有限元分析理論及軟件介紹16-19
• 2.1.1 有限元分析的理論基礎(chǔ)16-18
• 2.1.2 ANSYS 軟件基本介紹18-19
• 2.2 計算流體力學(xué)的基本理論19-22
• 2.2.1 CFD 的理論研究19-20
• 2.2.2 流體的動力學(xué)控制方程20-21
• 2.2.3 控制方程的離散化方法21-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第3章 風(fēng)機葉輪的強度研究23-40
• 3.1 風(fēng)機概況23-24
• 3.2 離心風(fēng)機強度計算24-39
• 3.2.1 原轉(zhuǎn)子強度計算25-37
• 3.2.2 方案改進(jìn)后強度計算37-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 第4章 離心風(fēng)機的有限元分析40-49
• 4.1 風(fēng)機葉輪結(jié)構(gòu)的靜態(tài)分析40-44
• 4.1.1 仿真計算 CAE 模型40-42
• 4.1.2 參數(shù)的基本設(shè)置與載荷施加42-43
• 4.1.3 仿真結(jié)果與分析43-44
• 4.2 風(fēng)機結(jié)構(gòu)模態(tài)分析44-47
• 4.2.1 參數(shù)的設(shè)置和提取模態(tài)方法選擇44-45
• 4.2.2 仿真結(jié)果與分析45-47
• 4.3 現(xiàn)場實施47
• 4.4 本章小結(jié)47-49
• 第5章 風(fēng)機內(nèi)流場以及流固耦合模擬49-63
• 5.1 風(fēng)機內(nèi)流問題的求解方法49-50
• 5.2 Gambit 與 Pro/E 的集成50-53
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析53-58
• 5.4 葉輪單向流固耦合模擬58-61
• 5.4.1 流固耦合過程58-60
• 5.4.2 結(jié)構(gòu)場結(jié)果分析與比較60-61
• 5.5 本章小結(jié)61-63
• 第6章 全文總結(jié)與展望63-65
• 6.1 全文總結(jié)63
• 6.2 展望63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 附錄 1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文70-71
• 附錄 2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目71-72
• 詳細(xì)摘要72-76

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風(fēng)機葉輪動平衡檢測及分析系統(tǒng)的研制    譚霞