ansys轉速計算
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ansys轉速計算的視頻教程
ANSYS FLUENT卡門渦街計算
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ansys轉速計算的實例教程
ANSYS臨界轉速計算算例
根據幾何模型建立有限元模型，轉子主體部分（盤、軸）采用SOLID45單元，支承采用彈簧—阻尼單元COMBIN14。彈簧—阻尼單元的末端約束所有自由度。為了避免軸向的剛體位移，將彈簧—阻尼單元始端的軸向自由度約束。
關于轉子動力學中臨界轉速的計算以及Campbell圖的繪制請看幫助文檔中第247和第254個例子。這兩個例子有問題的詳細描述和命令流，你對照著命令流看一下。如果有不明白的再聯系我。
ANSYS臨界轉速計算算例.doc
1. 振型
2. 坎貝爾圖
計算公式
我們通常會在刀具手冊中看到下面的公式
在說這個公式之前，先來回想一下我們學過有關于圓的周長公式:
C (周長)=π（圓周率）*d（直徑）
根據這個公式，我們可以得出，直徑為D的刀具，每轉一周，刀具最外圍的一點所走過的路程為：
π *D
那么，當刀具以 n轉/ 1 分鐘 的頻率轉動時，所走過的路程為：
n*π *D
根據 時間(T)×速度(V)=距離(S ) 的公式，得出刀具在這段時間內的任意一個時間點上，刀具最外圍的一點的速度Vc為：
Vc=（n*π *D）/1
通過換算得到下面的公式：
n=Vc/(π *D)
注意！我們的刀具采用的是毫米（MM）作為單位，所以前面公式里 速度Vc 的單位是：毫米/分鐘
經過長度的換算(1m=1000mm)，就有了我們這個常見的公式：
經過等式的簡化，就有了我們的最終版公式：
注意！
這里D（刀具直徑）的單位還是MM（毫米），而Vc（線速度）的單位變為了：M/min（米/分鐘）
這個公式也同樣適用于車削加工，在車削中，只不過這里的D代表的是毛坯直徑。
來源：哈斯機床
展開 轉子升速過程中應盡量迅速、平穩地通過臨界轉速，避免在臨界轉速附近停留。因此對臨界轉速的計算和分析是轉子動力學的主要內容之一。一般情況下，單個多自由度振動機械結構的通用動力學方程為：
式中：M為系統的質量矩陣；C為系統的阻尼矩陣；K為系統的剛度矩陣；u為廣義矩陣坐標矢量；F為作用在系統上的廣義外力。
轉子運動過程中要考慮其陀螺效應和旋轉阻尼，因此轉子系統動力學的方程應為：
式中：G為轉子的陀螺矩陣；S為轉子的阻尼矩陣。
由式(1)、式(2)得到的F均為非對稱矩陣[11,12]。目前，類似汽輪機轉子這樣比較復雜的結構系統，一般采用矩陣法和有限元法進行計算。而在實際計算中，用矩陣法進行求解的計算量非常大，尤其是汽輪機為多級輪盤轉子，求解過程更加困難。因此，筆者主要采用有限元法，通過SolidWorks軟件建立模型并進行分析[13],確定轉子的臨界轉速和振型。
2 轉子臨界轉速的仿真計算
2.1 模型建立
該給水泵汽輪機轉子的額定轉速為5 400 r/min, 轉子為整鍛式，共有6級葉片，前后軸徑處采用1個橢圓油潤滑軸承作為支撐。由于葉片建模難度較大，并且劃分網格時較為復雜，尤其是第5、第6級葉片為變截面彎扭形式，進一步增大了工作量，網格局部細化更加費時費力，因此有必要對葉片進行簡化。由于不適當的簡化會使得轉子模型不能真實反映轉子實際的結構及質量分布情況，所以在簡化過程中，設計人員經過反復對比驗證，確定了最佳的簡化方案，簡化模型見圖1。
圖1 給水泵汽輪機轉子簡化模型
參數設置的主要過程[14,15] 如下：
(1) 定義材料屬性。
給水泵汽輪機轉子的材料為30Cr2Ni4MoV,彈性模量為 2.06×1011 N/m2,泊松比為0.26, 質量密度為8 000 kg/m3。
(2) 設置約束條件。
展開 方法三：凱門公式
離心鑄造轉速計算公式③：凱門公式
n：鑄型轉速（r/min）；
R：鑄件內表面半徑（m）；
C：綜合系數，可按下表查詢
表三：凱門公式綜合系數速查表
方法四：非金屬鑄型轉速計算公式
離心鑄造轉速計算公式④：非金屬鑄型轉速計算公式
n：鑄型轉速（r/min）；
P：非金屬鑄型能承受的最大離心壓力（MPa），可表四查詢；
γ：合金密度（kg/m^3）；
R外、R內：鑄件外徑與內徑（m）。
表四：非金屬型轉速計算最大離心壓力P值速查表
砂型
組芯造型
陶瓷型
0.003~0.004
0.004~0.006
0.006~0.008
該計算公式主要考慮確保鑄型不因離心力而受損，因此大于該公式計算結果的轉速，可能會帶來鑄型損壞的風險。
方法五：根據鑄件內孔上下允差計算鑄型轉速
離心鑄造轉速計算公式⑤：鑄件內孔上下允差計算轉速公式
n：鑄型轉速（r/min）；
P：非金屬鑄型能承受的最大離心壓力（MPa），可表四查詢；
γ：合金密度（kg/m^3）；
D、d：鑄件內孔允許的半徑（m）。
立式離心鑄造中，旋轉軸為豎直方向，因此，如轉速不足，可能導致鑄件內孔孔徑存在上下差異，實際取用轉速需大于所計算的轉速。
以上五種計算公式中，除了康斯坦丁諾夫公式是精確推到之外，其他公式均為經驗公式，具有較強的適用性約束條件，而且假設與系數選擇有很大的取用空間。
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本文原刊登于Ansys.com：《Race to Faster Fluent Results with Ansys Gateway Powered by AWS》
作者：Thomas Lejeune | Ansys產品營銷高級經理
編輯整理：郭曉東 | Ansys主任應用工程師
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示例：
以VDI2230
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