核算水环泵叶体的硬度

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        经分析，肯富来水泵了解到水环泵叶轮在工作一周中，各处受力情况完全不同，是一个有规律的变力作用在每一个叶片上，并且同一叶片的不同位置受力情况也不相同。查阅大量资料表明，以前的有关这部分强度计算，是假设叶片受一恒力作用，算出它能承受的最大应力值。所以，这一部分工作的核心在于：找这一有规律的变力，分析出在这一变力作用下，同一叶片不同位置的受力情况。

        强度计算的具体内容单元的选取及划分在动态有限元计算的过程中，正确选用及划分单元是一个重要环节，它直接关系到计算结果是否正确。根据叶轮的实际工作情况，经过大量的比较和论证，最终选用8～21节点和8节点的三维单元。

        建立水环泵叶轮有限元模型用动态有限元计算方法对受力物体分析很难，最关键的是要建立正确的、符合实际工作情况的有限元模型。佛山水泵厂认为建立模型的主要任务是结构的离散化，结构的动态有限元离散化包括三个方面的内容：第一，结构本身的离散化；第二，作用于结构上力系的确定；第三，结构边界条件的确定。

        结构本身的离散化水环泵叶轮形状为比较规整的三维弹性体，用8节点三维单元和8～21节点三维单元进行模拟。一般说来，节点和单元的划分有一定任意性，不存在定量的尺度来评价其优劣，但掌握一些划分的基本常识可提高建模质量。综合考虑之后，对整个叶轮进行节点和单元划分。水环泵叶轮动态有限元模型共有2735个节点，五类单元数为1536个，八类单元数为160个，单元数共计为1696个。

        作用于叶轮结构上力的离散化是难点的所在。离心力：水环泵的叶轮在一定的转速下工作，这样叶轮就受一个离心力的作用。面力：水环泵工作时，在吸气区内，水环内表面上压力皆相等，且等于吸气压力，所以叶轮叶片两边压力抵消。随着转动角度增大，水不断压缩气体作功，也就是水不断把来自叶轮的能量传递给气体。当到达临界角时，水把它从叶轮获得的能量全部用来对一定流量的气体压缩作功，使气体压力升高到临界值，即达到临界状态。从临界状态的临界角开始排气之后，整个排气区内叶轮叶片一边的压力保持不变，且等于临界压力Per(水环泵的Per≈4000Pa)，而另一边的压力由于与排气孔相通，所以压力是常压P2(即1.012×105Pa)，这样叶片两边存在压力$P，即$P=P2-Pcr水对叶轮的阻力。水对叶轮的阻力，国内外资料均未对此进行严密的分析，只是定性的说明这部分阻力小，而忽略不计，从未定量分析。