动设备
石油化工设备技术，2017，38（5）·1， Petro-Chemical Equipment Technology
基于ANSYS的尾气透平动
叶片振动特性分析
张家灿，冀江
（中国石化工程建设有限公司，北京100101）
摘要：文章利用ANSYS软件对新开发的尾气透平动叶片进行叶片三维实体建模及模态分析，通过计算得到叶片在静止状态下的固有静频率和工作条件下的动频率，并经过计算结果分析转速和温度对动叶片自振固有频率的影响。通过ANSYS软件的后处理功能获得叶片的前6阶振型，为后续的叶片故障分析提供了理论研究基础。最后通过绘制Campbell图对叶片进行共振分析，为尾气透平动叶片的设计提供可靠性验证，
关键词：尾气透平动叶片ANSYS自振固有频率共振 doi:10.3969/j.issn.1006—8805.2017.05.001
动叶片是尾气透平及其它叶轮机械中最重要的零部件之一。在运行过程中，交变气流激振力会使动叶片发生振动，当激振力频率等于叶片自振频率时就会产生共振，从而导致叶片疲劳断裂。造成叶片故障的绝大部分原因是叶片的振动疲劳损伤。因此，叶片振动特性是叶片设计以及机组故障诊断都必须考虑的重要因素[1-21
本文所分析的尾气透平动叶片是针对某特殊工况新设计开发的叶型，因此需要对动叶片进行振动特性分析，以达到避开动叶片其振区域、优化
动叶片设计的目的[3]。 1动叶片有限元建模
1.1动叶片有限元建模及网格划分
采用ANSYS有限元分析软件建立的动叶片
及样齿三维模型如图1所示。同时用该析软件提供的Solid185三维实体单元对动叶片计算模型进行了网格划分，如图2所示。
ANSYS
万方数据NSYS动叶片三维模型
图2ANSYS动叶片网格划分
1.2边界及约束条件
NNSY
在ANSYS模拟计算中，边界条件的选取应尽量贴近实际运行工况1。
1）边界自由度约束：由于离心力的作用，上侧齿面与样槽接触，而下侧样齿面处于自由状态，所以边界条件将上侧6个样齿面取为全自由度约束，如图3所示。
2）体载荷：动叶片体施加一整体工作温度。 3）惯性载荷：动叶片施加沿旋转轴的角速度。 4）表面载荷：动叶片表面施加一表面工作
压力。
收稿日期：2017-05-20
作者简介：张家灿，男，2010年毕业于西安交通大学热动与动力工程专业，工学硕士，主要从事石油化工动设备的设计工作，工程师，
Email, zhangjiacan@sei.com.cn.