Обеспечение прочности рабочих колес при проектировании унифицированных мультипликаторных центробежных компрессоров

• Автор: Ильин, Алексей Леонидович
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 219 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Поле параметров унифшщрованных мулътипликаторных
ЦЕНТРОБЕЖНЫХ КОМПРЕССОРОВ (МЦК), ТИПЫ РАБОЧИХ КОЛЕС И ПРИБЛИЖЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТОВ ИХ СТАТИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ
1.2. Теоретические основы метода конечных элементов для решения
ЗАДАЧ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ
1.3. Проблемы динамической прочности рабочих колес
II. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ГЕНЕРАЦИИ ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ МОДЕЛИ СЕКТОРА РАБОЧЕГО КОЛЕСА
2.1. Разработка алгоритма создания конечно-элементной модели СЕКТОРА РАБОЧЕГО КОЛЕСА
2.2. Метод построение трехмерных элементов лопатки, дисков и СЕКТОРА РАБОЧЕГО КОЛЕСА
III. ОПТИМИЗАЦИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ РАБОЧИХ КОЛЕС МЦК
3.1. Рабочие колеса закрытого типа
3.2. Рабочие колеса полуоткрытого типа
IV. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА МЕЖЛОПАТОЧНЫЕ ОТСЕКИ ЗАКРЫТЫХ РАБОЧИХ КОЛЕС
4.1. Метод расчета осредненных аэродинамических нагрузок для ОСЕСИММЕТРИЧНОГО ТЕЧЕНИЯ
4.2. Определение аэродинамических нагрузок с учетом отклонения от осевой симметрии и влияния нестационарности
V. ОЦЕНКА УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ ЗАКРЫТЫХ РАБОЧИХ КОЛЕС
5.1. Использование метода конечных элементов для расчета
СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ И ФОРМ КОЛЕБАНИЙ РАБОЧИХ КОЛЕС
5.2. Расчет собственных частот и форм колебаний рабочего колеса и СРАВНЕНИЕ С ОПЫТНЫМИ ДАННЫМИ
5.3. Разработка метода оценки усталостной прочности рабочих
колес
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ №
ПРИЛОЖЕНИЕ №

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а - скорость звука
Ь - ширина каналов
с - скорость потока в абсолютном движении
0,(1 - диаметры
Е - модуль упругости
в - массовый расход, модуль сдвига
Р - давление
V - объемный расход
К, г - радиус, радиальное направление
Б - боковой зазор
т - температура абсолютная
и - окружная скорость, окружное направление, перемещение
5 - толщина, зазор
V/ - скорость потока в относительном движении
£ - длина канала, ширина втулки
М - число Маха
ГП - масса
N - мощность
п - частота вращения
Ц -КПД
И- - коэффициент Пуассона
7Г - степень повышения давления (отношение давлений)
Р - плотность
с - напряжение, интенсивность напряжения
т - коэффициент стеснения потока лопатками, касательное напряжение
г - осевое направление, осевой размер, число лопаток, число гребней в
уплотнении
Рл - углы лопаток
р - углы потока в относительном движении
а - угол потока в абсолютном движении
- коэффициент потерь
Фо - условный коэффициент расхода
ф2 - коэффициент расхода
8 - деформация, интенсивность деформации
Ф - угловая координата
Ф - коэффициент напора, характеристика свойства материала
п - степень реактивности рабочего колеса
0) - угловая скорость

2.2.1 Описание методики создания трехмерных элементов лопатки (блок 9)
На рис.2.3 приведен общий вид лопатки, которую необходимо разбить на трехмерные конечные элементы по известным координатам любой ]-той точки К; (Х^ У; Zj).Лoпaткa вдоль образующей (линия ЬЗ) рассекается на конечное число точек с помощью программы профилирования (блок 1).
Для получения объемных конечных элементов необходимо разработать алгоритм разбивки пространственного четырехугольника на необходимое количество элементов по длине входной кромки (линия Ы) и по толщине лопатки (линия Ь2). Полученные при этом номера узлов необходимо занести в топологическую матрицу, которая определяет порядок взаимной связи между элементами и порядок связи между узлами в элементе.
Структура топологической матрицы для лопатки приведена на рис.2.4.
а) порядок нумерации элементов:
б) порядок нумерации узлов в элементе 1.

Рис.2.4. Структура топологической матрицы для объемной лопатки.