轴流泵在正常运行时,叶片在泵壳内高速旋转,泵内水流场极其不均匀,叶片表面所承受的水压力在空间上呈无规则变化状态,并且水压力是在ANSYS CFX中计算得到的,可以通过ANSYS Workbench强大的耦合功能加载到叶片有限元模型上。
在计算复杂空间扭曲结构的三维模型时,实体单元SOLID92具有良好的适应性,故叶轮单元采用SOLID92四面体单元进行网格划分,在ANSYS Workbench的网格处理器中采用半自动方法生成叶片网格,对叶片根部靠近应力释放槽的过渡区域的网格由手动进行更细网格密度的划分,生成的有限元网格如图3所示。本文共划分四面体单元79685,节点总数127083。采用国际标准单位制。
图3 叶轮有限元网格
图4 叶轮有限元网格过渡区加密
图5 叶片上表面水压力加载结果
图6 叶片下表面水压力加载结果