大型空冷汽輪機(jī)末級(jí)葉片動(dòng)應(yīng)力分析.pdf

1、葉片的安全可靠性是汽輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全關(guān)鍵因素?？绽淦啓C(jī)直接用空氣冷卻，受外界大氣因素影響較大，因此末級(jí)葉片所承受的動(dòng)應(yīng)力復(fù)雜，這直接影響葉片的疲勞壽命。因此在設(shè)計(jì)階段對(duì)空冷汽輪機(jī)葉片進(jìn)行動(dòng)應(yīng)力特性分析就顯得尤為重要。 針對(duì)葉片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用適應(yīng)較強(qiáng)的三維八節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元模擬葉片，建立葉片運(yùn)動(dòng)微分方程；葉片在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，受到其自身質(zhì)量引起的離心力，使葉片發(fā)生扭轉(zhuǎn)恢復(fù)變形，且該變形已超出小變形范圍，故在方程中考慮了幾何大變形的

2、問題。 由于流體計(jì)算能反映空冷汽輪機(jī)葉片表面激振力變化情況，因此采用流體計(jì)算結(jié)果作為葉片激振力，通過編制三維插值程序?qū)⒘黧w葉片表面壓力轉(zhuǎn)化為固體網(wǎng)格葉片節(jié)點(diǎn)的壓力變化，實(shí)現(xiàn)流體和固體的間接耦合。 根據(jù)整圈葉盤系統(tǒng)所具有的循環(huán)對(duì)稱特性和其受到激振力特性，建立葉片各個(gè)扇區(qū)邊界節(jié)點(diǎn)的循環(huán)對(duì)稱位移約束關(guān)系，利用波傳播理論將位移約束的計(jì)算從時(shí)間域轉(zhuǎn)化為空間域計(jì)算。通過在扇區(qū)邊界施加循環(huán)對(duì)稱邊界條件，間接實(shí)現(xiàn)動(dòng)應(yīng)力的循環(huán)對(duì)稱計(jì)算，減

3、少了計(jì)算所需的機(jī)器內(nèi)存和機(jī)時(shí)。 最后，在以上方法和理論分析的基礎(chǔ)上，本文對(duì)某空冷汽輪機(jī)648mm末級(jí)動(dòng)葉進(jìn)行動(dòng)應(yīng)力分析。分析空冷汽輪機(jī)在背壓15kPa、25kPa、30kPa、35kPa、40kPa、45kPa、50kPa、55kPa、60kPa、65kPa和75kPa下的動(dòng)應(yīng)力，得到葉片的各個(gè)背壓下的動(dòng)應(yīng)力分布情況，以及背壓從15kPa變化到75kPa過程中葉片的動(dòng)應(yīng)力變化情況及其規(guī)律。通過對(duì)葉片的各個(gè)工況下葉片瞬態(tài)動(dòng)應(yīng)力分析