钛合金压气机强度及其内流场分析与试验研究

为探究高强钛合金叶片在高速旋转下的强度及压气机内部的气体流动状态，用 ANSYS workbench 有限元仿真分析模块仿真与试验相结合的方法，对高强钛合金叶片在不同转速工况下进行强度仿真分析；对压气机转动区进行流道提取，探究在 60 078 r/min下的内部压力场、温度场及速度场的分布情况；用 matlab数值优化方法对叶轮结构进行优化。

       结果表明：高强钛合金满足在恶劣条件下的工作要求，且叶轮流动区域在高速旋转时，叶轮边缘的静压最大，气体流动速度最大；在既考虑离心力又考虑气动力的综合作用力下对高强钛合金叶轮的影响较大，变形量达 0.32 mm，高强钛合金叶轮的最大等效应力为 712 MPa；用 matlab 优化后的结构流力损失减小明显，比优化前下降 32.8%。

叶轮实体模型

转速 40000 r/min应力云图

转速 50000 r/min应力云图

转速 60000 r/min应力云图

转速 70000 r/min应力云图

叶轮应变图

叶轮流道模型

叶轮流道网格划分图

涡轮增压器台架试验现场图