题目：涡轮泵盘-叶系统振动分析

涡轮泵是泵压式液体火箭发动机的重要部件之一，其涡轮在高转速、高温的恶劣环境工作。振动是引发涡轮泵故障的主要原因，因此对涡轮泵结构进行振动特性分析有着重要的工程应用价值。本文依据结构振动分析的有限元方法，首先采用三维八节点六面体单元在Marc中对涡轮泵的盘-叶系统实体模型进行网格划分，建立了有限元模型。根据涡轮泵构件的结构特点和工作性质，对涡轮泵构件结构受力进行了合理的简化。引入适当的边界条件，采用子空间迭代法，利用FORTRAN语言编制了整体结构的振动特性分析程序，并求解了叶片模型的固有频率和不同载荷产生的预应力作用下的动频率，比较了动频率与固有频率的差异。另外还针对如何减少刚度和质量矩阵占用内存大的问题进行了简单的探讨。根据涡轮泵构件形状与载荷循环对称的特点，引入循环对称边界条件，编制了适用于循环对称结构的振动特性分析有限元程序，对扇形模型子结构进行振动特性分析，得到其固有频率和动频率。对实际涡轮泵的大型循环对称扇区建立有限元网格模型，使用通用有限元分析软件ANSYS，进行了振动特性分析。本文开发的有限元计算程序经过算例的验证以及与ANSYS软件计算结果的对比，表明其具有较好的通用性和良好的计算精度，同时，也为涡轮泵构件的设计和工程实际应用提供了参考。