涡轮增压器动叶片数值仿真计算

早期涡轮增压器动叶片的制造方法是将锻造盘和铸造叶片通过机械加工然后装配在一起。这种制造方法周期长,成本高,装配精度不易保证。为了降低叶轮的制造成本,20世纪60年代末出现了将叶片和轮盘连在一起整体铸造的技术,当时主要用作地面涡轮增压器叶轮。随着铸造工艺水平的提高,整铸技术扩大应用到航空发动机上。目前1500kW以下的小型涡轴发动机广泛采用轴向和径向整体铸造叶轮。这不仅降低了叶轮的制造成本,而且避免了榫头装配的应力。随着铸造技术和高温合金材料 的飞速发展,人们已经可以获得所期望的特定显微 组织的整铸叶轮。

涡轮增压器动叶片数值仿真计算结果的正确与否以及精度的高低在很大程度上取决于有限元单元网格的质量。本文需要计算的是动叶可调增压风机转子的振动特性，所以简化的原则是不能改变结构的振动特性、刚度特性以及其他不影响计算的结构特性。在我们现阶段的研究中，并没有考虑由叶片产生的Alford力对转子轴系动力学特性的影响，而只是考虑了转子的偏心和轴承力这2个因素，同时这里的叶片是变截面弯扭叶片，难于划分规则的网格，从而会降低计算精度。在传统的计算中，一般会按照叶片和轮盘的质量及转动惯量，将其模化为一点，附加在转子模型上进行求解，但这样就无法反映出分布质量和分布转动惯量对临界转速的影响，以及由轮盘和叶片产生的离心力对轴的刚度的影响。大量的计算实例证明，有限元三维实体模型将更贴近实际。