基于流固耦合理论的离心泵冲压焊接叶轮强度分析.pdf

第27卷第3期 农业工程学报 、，01．27No．3 oftheCSAE Mar．2011 131 2011焦3月 Transactions 基于流固耦合理论的离心泵冲压焊接叶轮强度分析 王洋，王洪玉※，张翔，徐小敏 (江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江212013) 摘要：为准确计算冲压焊接叶轮在流场中的应力及变形情况，借助计算机辅助工程(computer-aidedengineering，CAE) 多物理场协同仿真平台ANSYSWorkbench，采用单向流固耦合方法对叶轮耦合系统进行仿真计算。结果表明，各工况下 叶轮应力分布明显不均，并在局部出现应力集中。叶轮变形的总位移随半径的增大不断变大，并在叶轮边缘达到最大值。 MPa，随流量的增大不断减小。叶轮总变形的最大位移在小流量工况 叶轮最大等效应力在0．6倍设计流量工况下为48．7 下最大为0．0234mill，随流量的增大先减小后增大，并在1．2倍设计流量工况下出现最小值0．0170toni。为提高叶轮可靠 性，应尽量避免其在小流量工况下运行。计算结果为冲压焊接叶轮的结构设计及分析提供有效依据。 关键词：离心泵，有限元，应力分析，冲压焊接叶轮，流固耦合，等效应力 1．03．025 doi-10．3969／j．issn．1002—6819．201 中图分类号：TH311 文献标志码：A 文章编号：1002—6819(2011)一03—0131—06 王洋，王洪玉，张翔，等．基于流固耦合理论的离心泵冲压焊接叶轮强度分析[J]．农业工程学报，2011，27(3)： 131—136． Oilthe and in welding centrifugalpump WangYang，WangHongyu,ZhangXiang，etai．Strengthanalysis stamping impeller basedonfluid-stmca鹏interaction ofthe Chinegewith CSAE，2011，27(3)：131—136．(in Englishabstract) theorem[J]．Transactions 压力载荷对冲压焊接叶轮进行强度分析是完全可行的， 0引言 并有其实际意义。 20世纪90年代国内开始使用不锈钢离心泵，由于该 为准确计算冲压焊接叶轮在流场中的受力及变形情 泵具有节材环保、清洁美观、性能良好、生产率高等优 况，采用单向流固耦合方法对叶轮耦合系统进行求解计 点，广泛应用于农业、医药、船舶、锅炉给水等行业的 算。通过对不锈钢离心泵内的全流场计算，得到不同工 液体输送、增压及冷、热水循环。冲压焊接叶轮是不锈 况下叶轮所承受的流场压力载荷，进而对冲压焊接叶轮 钢离心泵内的核心部件，其结构的可靠性对整个机组的 进行有限元分析，重点分析叶轮在不同工况下的应力及 安全运行有着重要的影响，因此，对冲压焊接叶轮的强 变形情况。 度计算及结构优化越来越受到人们的重视。准确地对冲 1 流固耦合问题求解方法 压焊接叶轮进行强度分析可为叶轮的结构设计及寿命延 长提供依据。