[发明专利]一种避免振动局部化发生的离心叶轮优化设计方法

权利要求书

1.一种避免振动局部化发生的离心叶轮优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、静强度校核：

首先对叶轮进行静强度计算和可靠性分析，校核其安全性；

第二步、绘出叶轮前若干阶模态的振型图：

对叶轮进行模态分析，提取前若干阶模态，列出各阶固有频率及各阶固有频率对应的振型图；

第三步、分析出叶轮的禁带：

根据第二步中得到的各阶模态的振型图及其频率，分析出叶轮发生振动局部化的那些模态，这些模态对应的频率带即是叶轮的禁带；

第四步、确定激振源的激振频率：

分别求出进口导叶导致的激振力、进口回流器导致的激振力、叶轮出口处叶片导致的激振力的激振频率；

第五步、判断激振频率是否落在禁带之中或者接近禁带：

将第四步所得的激振频率与第三步中确定的频率禁带进行对照，判断激振频率是否落入禁带中或者接近禁带；接近禁带是指第四步所得的激振频率与第三步中确定的频率禁带之中的任一阶禁频频率的隔离裕度小于或等于15％；

第六步、优化叶轮结构，增大禁带隔离裕度以消除失谐的影响：

对于叶轮的激振频率落入禁带中或者接近禁带的情况，为避免振动局部化的发生，需要修改机组结构、叶轮结构或改变激振源的激振频率；同时考虑失谐对叶轮的影响，对于优化之后的叶轮，其隔离裕度需满足以下条件：

|f_i-f₀|/f₀≥25％                                   (3)；

式中：f_i为第i阶模态对应的禁频频率；f₀为激振力的激励频率。

2.根据权利要求1所述的一种避免振动局部化发生的离心叶轮优化设计方法，其特征在于，步骤一中进行静强度校核，具体包括以下步骤：当仅考虑离心力的作用时，加载离心力到叶轮静强度计算模型，根据计算结果，求出叶轮最大应力值及该最大应力值对应的最大应力区；考虑叶轮强度安全系数同时，判断最大应力值是否满足材料强度要求，是否满足设计要求。

3.根据权利要求1所述的一种避免振动局部化发生的离心叶轮优化设计方法，其特征在于，步骤二中提取前N阶模态；所述N为自然数，25≤N≤40。

4.根据权利要求1所述的一种避免振动局部化发生的离心叶轮优化设计方法，其特征在于，振动局部化的那些模态，即振型图中大振幅振动被限制在某一个或几个叶片上或扇区内，而其他叶片或扇区以小振幅振动，同时这些大振幅振动叶片或扇区相对孤立。

5.根据权利要求1所述的一种避免振动局部化发生的离心叶轮优化设计方法，其特征在于，步骤六中修改机组结构包括调整进口预旋器叶片数、进口回流器叶片数或修改轮盘结构。