[發明專利]一種基于有限元的渦輪泵充浸液濕模態分析方法

有效

• 申請號: 201910402404.6
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110162861B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 張威;劉永壽;劉肖汗
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15;G06F30/23;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

1.一種基于有限元的渦輪泵充浸液濕模態分析方法，其特征在于包括下述步驟：

(1)對工程上提供的渦輪泵殼體模型進行簡化，借助建模軟件對渦輪泵殼體模型進行充液操作，要求液體域充滿渦輪泵殼體空間，建立渦輪泵殼體充液狀態流固耦合模型，對工程上提供的離心輪結構模型進行簡化，借助建模軟件對離心輪結構模型進行浸液操作，要求離心輪結構完全浸沒在液體中，建立離心輪結構浸液狀態流固耦合模型，將模型導出為.x_t格式文件；

(2)將步驟(1)中導出的.x_t格式文件導入到ANSYS WORKBENCH軟件中，定義材料屬性，流體域材料設置為初始值，并在命令流中修改；

在渦輪泵殼體進出口及側面孔洞上附加均布載荷，均布載荷數值即為渦輪泵殼體進出口及側面孔洞上蓋子的質量；

(3)對渦輪泵殼體充液狀態流固耦合模型和離心輪結構浸液狀態流固耦合模型進行網格劃分，且渦輪泵殼體充液狀態流固耦合模型和離心輪結構浸液狀態流固耦合模型中，固液交界面處的網格單元尺寸一致，將流體和固體結構區域合并成一新體；

(4)在ANSYS WORKBENCH中，通過在Model模塊下右鍵插入Named Selections創建命名區域，將流體域外表面命名為Outface，將流體域內表面命名為Interface，將流體域命名為Fluid Body，為之后命令流的識別做準備；

(5)在ANSYS WORKBENCH中通過在Modal模塊下右鍵插入Commands創建命令流，定義流體材料，將流體部分改為流體單元，定義接觸面為流固耦合單元，流體外表面邊界壓力為0；

(6)在ANSYS WORKBENCH中，在Analysis Settings模塊下輸入求解設置，設置頻率提取階數和求解頻率范圍，采用非對稱矩陣法求解進行模態的提??；

(7)提取步驟(6)的各階頻率及振型結果。

2.一種利用權利要求1所述的基于有限元的渦輪泵充浸液濕模態分析方法，其特征在于：

步驟2中所述修改命令流的步驟如下：

(a)定義流體單元，一為fluid220單元，即六面體流體單元，一為fluid221單元，即四面體流體單元；

(b)定義充浸液體的流體參數，流體參數包括流體密度和聲音在該流體中的傳播速度；

(c)將渦輪泵殼體充液狀態流固耦合模型和離心輪結構浸液狀態流固耦合模型中的流體部分修改為步驟(a)定義的六面體流體單元、四面體流體單元和步驟(b)定義的充浸液體的流體參數，將流體域修改為流體單元；

(d)打開fluid220單元的流固耦合功能，修改流固耦合處流體單元，使其具有流固耦合的能力，即：將步驟(4)中命名的Interface部分修改為具有流固耦合功能的流體單元；

(e)賦值流體邊界處節點的壓力自由度為零。