【導(dǎo)讀】中應(yīng)用的重要的核心技術(shù)。渦輪增壓技術(shù)作為一種高效的輔助加速技術(shù)，已經(jīng)逐漸成為了全球中相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員研究的焦點。開展研究的重中之重。離心式壓氣機的種種突出的優(yōu)點，成為了當前情況。下最穩(wěn)定也是應(yīng)用最普遍的渦輪增壓系統(tǒng)。離心式壓縮機的運行的穩(wěn)定性也成為了研究壓縮機之重要研究點。程中的流場的氣動性能產(chǎn)生一定的影響。析，而葉輪中自身的安全可靠性能并沒有展開過多的研究。分別對掠角為0°到30°的葉片進行模態(tài)分析，求得5階的固有頻。葉片的可靠性數(shù)學模型中，最終可以得出不同掠角葉片的可靠性的區(qū)別，

　　

【正文】 1,b1)； a1,a2,b1,b2 分別是轉(zhuǎn)速和固有頻率的均值和標準差。 k*為最小諧振階數(shù)，按照經(jīng)驗所示一般為 5， N 為一個葉輪上的葉片數(shù)，這里取12。 H1=w*(Z1^(w1))； H2=(1Z2).^12； H3=Z3； T=H1*H2*H3。 再對 T中的 n從 0到無窮進行積分， R=int(T,n,0,inf)。 最后得出一個關(guān)于 w 和 R的關(guān)系線圖。 MATLAB 程序代碼如下： syms n a1=86112。 b1=3246。 a2=8623。 b2=192。 w = [0 : 4000]。 Z1=normcdf(n,a1,b1)。 Z2=normcdf(n,a2,b2)。 Z3=normpdf(n,a1,b1)。 H1=w*(Z1^(w1))。 H2=(1Z2).^12。 H3=Z3。 T=H1*H2*H3。 R=int(T,n,0,inf)。 23 plot(w,R),xlabel(39。w39。)。ylabel(39。R39。) 運行上述給出代碼可得到掠角發(fā)生變化時的分別 R和 w的關(guān)系圖如下所示 : 圖 13：葉片掠角為 0176。時的可靠性線圖 圖 14：葉片掠角為 5176。時的可靠性線圖 24 圖 15：葉片掠角為 10176。時的可靠性線圖 圖 16： 葉片掠角為 15176。時的可靠性線圖 25 圖 17： 葉片掠角為 20176。時的可靠性線圖 圖 18： 葉片掠角為 25176。時的可靠性線圖 26 圖 19： 葉片掠角為 30176。時的可靠性線圖 結(jié)果分析 由上圖中的結(jié)果能夠觀察出來葉片掠角的改變是會對葉片振動的可靠性產(chǎn)生一定的影響，如上圖中所示的 R為葉片的可靠度的概率值，即離心式壓氣機中的葉片的安全運行的概率，也就是帶有掠角的葉片在正常狀態(tài)下運行時的不發(fā)生共振失效的概率，這個值越高也就說明葉片越安全穩(wěn)定，而這個概率值會隨著使用時間的增加而逐漸降低。 由前幾個圖中我們可以觀察到，當葉片掠角從 0176。到 10176。發(fā)生變化時，可以看出離心式壓氣機中的葉片相關(guān)的 Rw曲線逐漸發(fā)生平緩的變化，由上述結(jié)論可知，越平緩的曲線在運行同樣的時間之后的安全運行的概率越高，這也就意味著在 0到 4000 個壽命單位中越平緩的曲線的葉片的運行中的穩(wěn)定性越強，可靠性也就越高。 而當葉片的掠角從 15176。變化到 30176。時， Rw曲線變得更陡了，也就是在同樣的運行時間中 Rw 曲線的下降速度越大了，也就是在同樣的運行時間內(nèi)，更陡的曲線發(fā)生故障的概率就會越大，在這個葉片掠角的變化過程中葉片的可靠性和運行的穩(wěn)定性相比于平緩的曲線會更低。也就是說葉片掠角在 15176。到 30176。的這個過程中可靠性是逐漸降低的過程。 27 總而言之，可靠性的變化隨著掠角在 0176。到 10176。之間的變化是逐漸增加的，也就是說在 0176。到 10176。之間的運行的穩(wěn)定性是逐 漸增加的，而在 10176。到 30176。之間又有了小幅度的降低。 結(jié)論就是離心式壓氣機中的葉片掠角在 0176。到 10176。之間時，可靠度值是逐漸增加的，而在 10176。到 30176。之間則是緩慢下降的。所以可以得出離心式壓氣機在只考慮離心力的作用時，葉片掠角在 10176。左右的結(jié)構(gòu)是最符合可靠性安全的原則的，而在掠角為 0176。到 10176?；?15176。到 30176。時可靠性會變得較差。 28 第四章 結(jié)論與展望 論文完成的主要工作 本文的內(nèi)容圍繞離心式壓氣機的帶有掠角的葉片可靠性進行分析，概括如下： 1）研究離心式壓氣機的可靠性主要是研究避免壓氣機的失效的最優(yōu)方案，本課題著重對壓氣機中的葉片的掠角變化導(dǎo)致的整體可靠性的變化進行研究。在離心式壓氣機中葉片的失效形式主要分為共振失效和振幅過載失效兩種形式，其中振動失效占失效故障事故的絕大多數(shù)，所以葉片共振分析則成為了課題的重中之重。 2）計算葉片的固有頻率必然離不開相關(guān)的模態(tài)分析軟件，這樣就會用到有限元分析軟件 ANSYS。 ANSYS 作為相關(guān)類型的有限元分析軟件中最出眾的軟件，在葉片固有頻率的計算方面的相關(guān)功能一定是很出色的。所以筆者選擇并學習了有限元分析軟件 ANSYS，并且對帶有掠角的葉片的固有頻率進行計算。 3）在第二部分完成以后，得到了帶有不同掠角葉片的五階固有頻率之后，就可以對固有頻率和可靠性之間的關(guān)系進行分析。進行可靠性分析首先查閱相關(guān)資料得到葉片的可靠性數(shù)學模型，再使用 MATLAB 數(shù)學計算軟件將得到的固有頻率帶入數(shù)學模型進行分析，經(jīng)過分析之后可以得到掠角的變化對離心式壓氣機的可靠性的影響和變化。 29 論文的創(chuàng)新點 本課題在研究創(chuàng)新方面還是有著很多的創(chuàng)新之處的，在學術(shù)方面普遍對離心式壓氣機中的葉片掠角的研究大多數(shù)都是對葉片掠角 的變化導(dǎo)致的葉片和葉輪中的附近流場的變化的氣動分析，使用的大多數(shù)都是流場分析技術(shù)。而在研究壓氣機的可靠性方面也很少會對葉片的掠角的變化而導(dǎo)致的整個壓氣機的可靠性的變化開展較深入的研究。而本課題則考慮到了離心式壓氣機中的可靠性的變化和氣動分析中的一個常用變量，將這兩個部分相結(jié)合，則本課題的創(chuàng)新性是前所未有的。 課題研究的前景展望 在研究分析課題的過程中由于時間和精力的有限并非所有相關(guān)的因素都能夠計算在分析結(jié)果中，所以會有一些無法顧及的變量對課題的結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。所以筆者對本課題的繼續(xù)發(fā)展和研究有著一 些期望和展望： 1） 在考慮離心式壓氣機中的葉片的失效形式時，將振幅過載造成的相關(guān)因素也考慮在內(nèi)，而不僅僅局限于一種失效形式； 2） 在對離心式壓氣機的模擬分析時，只考慮了氣體激振力的共振影響，而并沒有考慮到實際運行過程中的其他因素會對整個葉片的可靠性造成什么影響，希望在以后的研究過程中，相關(guān)研究人員能夠?qū)﹄x心式壓氣機的運行過程中的另外因素的影響進行探究。 3） 在得出離心式壓氣機的葉片掠角的變化得到的影響之后，應(yīng)該對葉片的設(shè)計和離心式壓氣機的設(shè)計以及優(yōu)化給予適當?shù)慕ㄗh，以便后續(xù)的研究人員能夠在本課題的相關(guān)方面能夠得到足夠的支持，從而能夠在本課題的深入研究方面得到更大的幫助。 30 致謝 本人對導(dǎo)師汪陳芳老師的悉心指導(dǎo)和認真培養(yǎng)表示熱切衷心的感謝。汪老師嚴謹不茍的治學態(tài)度、豐富廣泛的專業(yè)技術(shù)知識、創(chuàng)新開創(chuàng)性的科研思維以及平易近人的教育風格，讓我 能夠 終生受益。 感謝 身邊的同學們 在論文工作、科研學習和日常生活中給予 本人 的 悉心關(guān)照 和 熱情幫助， 對論文試驗工作的大力支持和熱心幫助。 31 參考文獻 [1] 劉揚 . 增壓器離心壓氣機氣動噪聲數(shù)值分析 . 車用發(fā)動機 , 20xx年 2期 : P31— P35. [2] 吳春雨 . 引氣再循環(huán)對高壓比離心壓氣機性能影響仿真研究 . 哈爾濱工程大學 ,20xx. [3] 李鵬飛 . 小型風力發(fā)電機葉片振動特性及強度分析 . 江蘇大學 ,20xx. [4] 李麗麗 . 不同用途的葉輪機械內(nèi)部流場數(shù)值模擬分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究 .大連理工大學 ,20xx. [5] 姜爾寧 . 世界制冷壓縮機發(fā)展趨勢 (一 ). 制冷技術(shù) , 20xx年 2期 : P46— P53. [6] 海洋 . WD095微型燃機離心壓氣機通流結(jié)構(gòu)性能研究 . 大連理工大學 ,20xx. [7] 蔡蔚榮 . 壓氣機葉片振動綜合可靠性分析方法研究 . 南京航空航天大學 ,20xx. [8] 陳未如 . 基于架構(gòu)的軟件可靠性分配模型及優(yōu)化研究 . 計算機系統(tǒng)應(yīng)用 , 20xx年 4期 : P92— P95. [9] 張永強 . 基于 ANSYS的套料鉆模態(tài)分析 . 工具技術(shù) , 20xx年 5期 : P55— P57. [10] 尹麗 . 運用數(shù)學軟件提高高數(shù)學教學質(zhì)量 . 軟件工程師 ,20xx年 12期 : P34— P35. [11]Steglich T, Kitzinger J, Seume J R, et al. Improved diffuser/volute binations for centrifugal pressors. Journal of Turbomachinery, 20xx, 130(1). [12]Gu Fahua, and Engeda A. A numerical investigation on the volute/impeller steadystate interaction due to circumferential distortion. ASME Paper, No. 20xxGT0328, 20xx. [13]Fatsis A, Pierret S, Van den Braembussche R A, et. al. Three dimensional unsteady flow and forces in centrifugal impellers with circumferential distortion of the outlet static pressure. Journal of Turbomachinery, 1997, 119:94102 32