论文摘要：涡轮泵结构静强度的有限元数值模拟

涡轮泵是泵压式液体火箭发动机最容易发生故障的部件之一。涡轮泵的结构强度分析对于发动机的优化设计和稳定运行具有重要的理论和现实意义。本文以工程应用为背景，建立了一套适用于涡轮泵强度的分析模型和计算方法。本文根据涡轮泵的结构特点和工作特性，采用相应的轴对称等参单元和三维实体单元，对涡轮泵的相关部件进行参数化建模和网格划分。介绍了有限元分析理论。根据涡轮泵工作环境的复杂性，合理简化泵受力，主要考虑离心力、重力、气动力、水压和温度应力。两种力学模型，全局对称和循环对称，结合了固定边界条件和循环对称边界条件。分别推导了两种模型的整体结构刚度矩阵，实现了约束条件的坐标系变换。利用上述理论和计算模型，利用FORTRAN语言编写了相应的有限元程序，建立了涡轮泵部件建模、自动网格划分、静力分析和后处理一体化有限元分析系统。本文开发的有限元程序采用二维等带宽、一维变带宽、Gauss-Jordan稀疏矩阵三种求解器，可根据结构元素和节点数的特点合理选择，可以有效降低系统的自由度。减少计算工作量。为便于计算结果对比，同时建立程序与ANSYS的数据接口，使用ANSYS软件进行强度计算。适用于实际工程应用和液体火箭发动机的通用性、高精度和强可靠性为安全运行提供理论依据和建议。