[发明专利]一种基于有限元的涡轮泵充浸液湿模态分析方法

权利要求书

1.一种基于有限元的涡轮泵充浸液湿模态分析方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)对工程上提供的涡轮泵壳体模型进行简化，借助建模软件对涡轮泵壳体模型进行充液操作，要求液体域充满涡轮泵壳体空间，建立涡轮泵壳体充液状态流固耦合模型，对工程上提供的离心轮结构模型进行简化，借助建模软件对离心轮结构模型进行浸液操作，要求离心轮结构完全浸没在液体中，建立离心轮结构浸液状态流固耦合模型，将模型导出为.x_t格式文件；

(2)将步骤(1)中导出的.x_t格式文件导入到ANSYS WORKBENCH软件中，定义材料属性，流体域材料设置为初始值，并在命令流中修改；

在涡轮泵壳体进出口及侧面孔洞上附加均布载荷，均布载荷数值即为涡轮泵壳体进出口及侧面孔洞上盖子的质量；

(3)对涡轮泵壳体充液状态流固耦合模型和离心轮结构浸液状态流固耦合模型进行网格划分，且涡轮泵壳体充液状态流固耦合模型和离心轮结构浸液状态流固耦合模型中，固液交界面处的网格单元尺寸一致，将流体和固体结构区域合并成一新体；

(4)在ANSYS WORKBENCH中，通过在Model模块下右键插入Named Selections创建命名区域，将流体域外表面命名为Outface，将流体域内表面命名为Interface，将流体域命名为Fluid Body，为之后命令流的识别做准备；

(5)在ANSYS WORKBENCH中通过在Modal模块下右键插入Commands创建命令流，定义流体材料，将流体部分改为流体单元，定义接触面为流固耦合单元，流体外表面边界压力为0；

(6)在ANSYS WORKBENCH中，在Analysis Settings模块下输入求解设置，设置频率提取阶数和求解频率范围，采用非对称矩阵法求解进行模态的提取；

(7)提取步骤(6)的各阶频率及振型结果。

2.一种利用权利要求1所述的基于有限元的涡轮泵充浸液湿模态分析方法，其特征在于：

步骤2中所述修改命令流的步骤如下：

(a)定义流体单元，一为fluid220单元，即六面体流体单元，一为fluid221单元，即四面体流体单元；

(b)定义充浸液体的流体参数，流体参数包括流体密度和声音在该流体中的传播速度；

(c)将涡轮泵壳体充液状态流固耦合模型和离心轮结构浸液状态流固耦合模型中的流体部分修改为步骤(a)定义的六面体流体单元、四面体流体单元和步骤(b)定义的充浸液体的流体参数，将流体域修改为流体单元；

(d)打开fluid220单元的流固耦合功能，修改流固耦合处流体单元，使其具有流固耦合的能力，即：将步骤(4)中命名的Interface部分修改为具有流固耦合功能的流体单元；

(e)赋值流体边界处节点的压力自由度为零。