1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是南水北調(diào)工程的上馬，國家需要興建一批大型的泵站用于調(diào)水，軸流泵由于具備流量大揚(yáng)程低的特點(diǎn)，在南水北調(diào)東線工程中被廣泛采用。然而近年來，在泵站運(yùn)行中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)水泵葉片出現(xiàn)裂紋甚至斷裂的事故，對國民經(jīng)濟(jì)造成不必要的損失。尤其對于大型泵站來講，其造成的后果更為嚴(yán)重。 葉片的斷裂主要是由于水泵在運(yùn)行過程中葉片受到的激振力引起的疲勞破壞或者是共振引起的共振破壞。因此，采用數(shù)值模擬技術(shù)在水泵設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)確計(jì)算水泵葉片

2、的動(dòng)靜態(tài)特性參數(shù)，對于改進(jìn)葉片設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)水泵安全運(yùn)行具有十分重要的意義。模態(tài)分析用于確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)或部件的振動(dòng)特性，即結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，它們是承受動(dòng)荷載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。 本文以軸流式水泵葉輪為研究對象給出了葉輪模態(tài)分析的數(shù)學(xué)模型，并介紹了循環(huán)對稱模態(tài)分析方法。在Pro／E中完成了葉輪模型的建立，然后將其導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行網(wǎng)格劃分。通過ANSYS自帶的APDL語言完成了葉片水壓力的加載。計(jì)算了葉片受到不同工況水壓力作用下的

3、應(yīng)力分布情況。發(fā)現(xiàn)葉片根部兩側(cè)存在明顯的集中應(yīng)力，葉片最大應(yīng)力出現(xiàn)在水泵葉片根部的進(jìn)水側(cè)，最大位移出現(xiàn)在葉片的外緣。分別計(jì)算了軸流泵模型葉輪在空氣中的固有模態(tài)以及在受到離心力作用后的預(yù)應(yīng)力模態(tài)。計(jì)算結(jié)果表明：離心力會(huì)增加葉輪的固有頻率，但增加的幅度非常小，可以忽略不計(jì)；完成了葉輪在空氣中的固有頻率的測試，測試結(jié)果表明數(shù)值計(jì)算結(jié)果是可信的；通過對原型泵葉輪的模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)固有頻率與葉頻的關(guān)系與模型泵葉輪相似，說明通過模型泵葉輪的模態(tài)分析可