ANSYS压气机轮 盘结构（周期对称）分析-附命令流

摘要

本文阐述了某型压气机轮盘设计中的关键步骤、分析方法及结果解释，采用了先进的有限元分析方法进行深入探索，以确保叶片产生的离心力均匀分布于轮盘边缘，从而优化压气机的整体性能。采用ANSYS软件进行仿真分析，并以所给定的物理参数和几何尺寸为基础，构建了模型以实现全面的结构健康管理和动态性能评估。

一、问题描述




所设计的某型压气机轮盘具有特殊几何结构和性能需求。轮盘截面（图2）设有多处均压孔，旨在将叶片导致的离心效果均匀施加于轮盘边缘，从而优化气机的平衡性和效率。具体参数点坐标（表1）提供给设备的几何结构细节。以下是对关键设计要素的概述：

截面几何：由一系列点坐标定义的轮盘截面，辅助点（图3, 图4）用于识别关键结构元素的坐标细节。

模型构建：创建了轮盘截面的详细模型，并通过有效地分割和网格化操作（图5, 图7）以实现精细的结构分析和应力分布评估。

材料属性：依据给定的弹性模量（1.15e6 MPa）、泊松比（0.30782）和密度（4.48e9 kN/mm³）定义材料属性（图8），确保适当的物理特性的模拟。

几何变形：通过网格细化（图9）和适当的边界条件设定（图10至图13），实现对系是否变形、位移约束和转速引起的惯性载荷的精确模拟。

二、实验步骤概述

在本次静态分析流程中，设计和分析了某型压气机轮盘的结构，以确保其在特定转速下的稳定运行和优化的结构性能。实验步骤具体如下：

1. 建立模型与关键点、线和面创建：使用ANSYS软件，通过关键点创建（图3）和关键线构建（图4）的过程，聚焦于轮盘截面的精确模拟，确保模型具有足够的几何细节以便分析其静态特性。

2. 定义单元类型和材料属性：选择适用的单元类型（图8） 和材料属性（图8） 对整个轮盘结构进行参数化定义，确保分析中包含的物理模型与实际情况相符合。

3. 开展网格划分：定义适当的网格尺寸（图9），以保证分析的精确度和有限元模型的有效性。

4. 施加载荷与约束：通过对鼓桶处施加位移约束和转速下的惯性载荷处理（图10图12），模拟实际操作条件下轮盘可能遇到的负载，确保安全运行。

5. 求解方案和查看结果：使用ANSYS内置的求解器（图14图15）执行分析，结果包括总变形分析和等效应力分布图，为优化设计提供直观的可视化数据。

在整个过程中，通过详细的步骤和复杂的模型构建，本文着重于证明静态分析方法在压气机轮盘设计和性能评估中的效率和精确性，从而为工程师提供有力的技术支持和决策依据。

结论

通过对某型压气机轮盘进行的全面静态分析与数学模型验证，本文不仅展示了ANSYS软件在复杂结构设计中的应用潜力，还突出了正确的材料选择、精细的几何模型创建、合理的网格细化策略以及精确的边界条件设置在现代工程设计中的重要性。本文提供的分析流程和结果将有助于提高压气机系统的整体性能，确保其在极端工作条件下的稳定操作。