空气系统转静腔室轴向力计算与试验研究

燃气轮机转子的轴向推力是燃机总体设计的重要指标之一。燃机转子轴向推力必须保持在一个合适的载荷范围内,即作用在轴承上的轴向推力大小合适且不换向。因此,对空气系统转静腔室轴向力展开计算与试验研究,开展空气密封系统流体网络计算,揭示转-静盘腔气体轴向力产生机理,将转-静盘腔气动推力与转子支承系统解耦,提出一种转-静盘腔气动轴向推力的直接动态测试方法,搭建了转-静盘腔轴向力机理试验台,开展不同压差与不同转速下的转-静盘腔轴向力测试,并利用理论计算与仿真计算对试验结果进行验证,结果表明轴向力直接测试方法准确、可靠。以上研究结果对揭示燃气轮机转-静盘腔轴向力产生机理,明确影响燃机高压转子轴向力大小与方向的关键因素具有重要意义。     

水电站导水机构安装方法分析——糯扎渡水电站导水机构安装为例

根据糯扎渡水电站水轮机导水机构的结构形式、设计特点,以及该系统在安装过程中出现的问题及处理措施,简述对导水机构安装工序、质量控制要求及技术控制措施,并对关键工序的技术要点做了详细论述,为后续机组的设计加工以及施工提供借鉴。糯扎渡水电站导水机构主要由下止漏环、底环、导叶、顶盖、控制环、筒阀及相关附件组成。下止漏环在工地进行定位、加工;顶盖分为4瓣,工地进行组装;筒阀分为2瓣工地组圆后与顶盖一起调整并吊入水机室导水机构预装工作完成。     

基于多路径传递的水电站厂房流激振动分析

为研究水电站厂房流激振动传导机制,对振动传递路径进行了分析,采用重整化群(RNG)k-ε模型对混流式水轮机蜗壳、导叶、转轮及尾水管全流道进行了三维非定常湍流计算.基于湍流计算结果对转轮部件上的脉动压力进行了积分计算,给出了解析计算和数值模拟相结合的轴向水推力脉动特性计算方法,并沿着蜗壳/尾水管→厂房结构、转轮→轴系→机架基础→厂房结构这两条振动传递路径对厂房振动进行了计算分析.结果表明:整个流道内压力脉动程度较大的区域主要集中在尾水管直锥段以及弯肘段,频率主要为0.83和1.02 Hz,即转频的1/5和1/4,受尾水管低频涡带向上游传播影响,蜗壳区也出现了低频脉动压力;轴向水推力是机组垂直动荷载的重要部分,具有明显的脉动特性,转轮上冠与顶盖、转轮下环与基础环之间的空腔压力是形成轴向水推力的主要组成部分;蜗壳/尾水管→厂房结构这条振动传递路径是最直接也是作用最明显的,是厂房振动的主要诱因.     

基于原型观测的水电站厂房结构振动分析

由于规范中用以计算动位移的动荷载与实际情况有一定出入，为了找出最主要的垂向动荷载，并提出计算厂房结构垂向动位移的方法，根据原型观测资料结合信号分析技术分析了水电站正常运行时尾水脉动、水轮机顶盖压力脉动、项盖垂向振动、推力轴承垂向振动、下机架基础垂向振动和机墩顶部垂向振动之间的位移与频率关系，并详细阐述了水电站厂房结构内的动荷载情况，指出各种动荷载可能产生的作用及影响，对某些荷载的量级做了初步估算，进而找出最主要的垂向动荷载——轴向水推力的脉动．结果表明，顶盖压力脉动与尾水脉动是轴向水推力脉动的主要原因，规范规定的垂向动荷载偏大．最后，基于实测资料对厂房结构进行三维有FIt元反馈分析，提出了一种计算厂房结构垂向动位移的方法。     

Kaplan机组过渡过程轴向水推力计算

安装Kaplan水轮机的低水头水电站,轴向水推力是一个重要的设计和安全运行指标.为精确计算过渡过程的轴向水推力,除用叉管理论以分节集中模拟蜗壳圆周分流的方法,以计及蜗壳的影响来提高过渡过程计算精度外,还利用螺旋桨理论,对过渡过程机组桨叶划水产生的轴向水推力进行模拟计算.讨论了各种因素对轴向水推力的影响,包括各项推力系数的选取和修正.计算结果接近目前的实测资料,说明此计算模型是简单、合理、有效的.     

浮动叶轮轴向位移量对泵水力性能的影响

为了研究浮动叶轮轴向位移量对泵性能和叶轮轴向力的影响规律,将IS80-50-315型离心泵的叶轮向后泵腔方向轴向移动0、2、4、6、8mm,进行泵的性能和平衡腔内液体压力的测试.试验表明,在不同工况下,随着叶轮轴向位移的增大,泵的扬程、效率是降低的,轴功率是增大的;在设计工况下,泵的扬程和效率在轴向位移为4 mm较0mm分别降低了1.19%和1.84%,当轴向位移大于4mm时,随着叶轮轴向位移的再增大,泵的扬程、效率有所回升.试验结果验证了浮动叶轮轴向位移能调节平衡腔液体压力,改变泵轴向力特性.     

提高设计过程对转轮性能的可控制程度

提出了可考虑来流有旋、叶片厚度影响及转轮内部流动的三维性的反问题控制方程和计算方法。在这种方法中给定转轮轴面的环量分布，相应的流场和叶片由迭代计算得到。通过该方法和其他计算方法得到的结果的比较说明：该方法得到的叶片可实现事先给定的环量分布，得到的流场可用来进行计算空蚀系数，并为效率估算打下了基础，从而可提高设计过程对转轮性能的可控制程度     

水轮机尾水管水压力脉动与运行工况的关系

以三峡水电站水轮机运行工况为模拟条件,进行了混流式水轮机尾水管压力脉动试验研究;分析了在水头变幅较大的工况下混流式水轮机尾水管水压力脉动与转轮出口水流环量及单位参数之间的关系．研究结果表明,适当选定混流式水轮机额定参数对减轻尾水管水压力脉动是十分有效的．     

水力机械止漏密封的试验研究及其改进

本文针对水泵叶轮、混流式水轮机转轮止漏密封的磨损和汽蚀破坏情况,对圆柱面间隙式密封、迷宫式密封和反螺旋式密封间隙的压力分布及其泄漏量变化规律进行了模拟试验研究。结果表明:用新设计的反螺旋式密封代替传统的迷宫式密封,可以减轻止漏密封磨蚀破坏,延长水泵和水轮机使用寿命,提高水力机械的容积效率。     

电磁-温度耦合条件下推力磁轴承涡流损耗分析

针对一类以实心推力盘为主要热源的电磁轴承转子系统,研究了电磁-温度耦合条件下从线圈加电到稳定运行整个过程中的电磁场,给出了电磁场涡流损耗的解析计算方法．通过将实例的计算结果与有限元方法及实验结果对比表明,采用该解析计算方法可简单、快捷及准确地解决系统初步设计时的参数选定问题．     

高低齿迷宫气封在汽轮机级中应用的数值研究

为了研究迷宫汽封应用于实际结构的汽轮机中的流动特性及密封机理,采用商业软件CFX数值模拟了带有平衡孔和迷宫密封结构的某汽轮机高压一级半汽轮机内部流动。以第八级静叶隔板汽封为例,详细分析了所采用的高低齿迷宫气封的流动特性及密封机理。结果表明:在静叶隔板中应用转子带台阶的高低齿迷宫气封,与直通型迷宫气封相比,使泄漏气流发生多次折转,产生数量众多的大涡拟序结构与杂乱无章的小涡旋,强化了泄漏气流的动能耗散,从而明显增加了静叶隔板的密封性能。优化匹配迷宫气封的转子台阶、长短齿与大小间隙,能够进一步提高迷宫气封的气动性能。     

磁性液体密封结构中漏磁的研究

为了研究磁性液体密封结构几何参数的变化对漏磁场的影响规律,选取不同的密封间隙、极齿宽度、齿槽宽度、齿槽深度及密封级数建立物理模型,用有限元方法计算各模型的漏磁场.结果表明在密封结构的轴向和径向距离上存在某一临界值,在临界值的两侧,漏磁场磁感应强度随密封结构几种几何参数的变化趋势不同:在轴向距离大于临界值时,轴向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而增大,随级数的增加而减小,随齿宽的增大而减小,随槽宽和槽深的增大而增大;在径向距离小于临界值时,径向漏磁场磁感应强度随间隙的增大而减小,随级数的增加而增大,随齿宽的增大而增大,随槽宽的增大而增大,随槽深的增大而减小;径向距离大于临界值时的情况与小于临界值时的情况刚好相反.     

飞机燃油导管柔性接头泄漏量计算分析

为了研究密封圈缺损导致的飞机燃油导管柔性接头泄漏情况,建立工程设计可用的泄漏量计算方法,通过分析和推导的方法发展了飞机燃油导管柔性接头泄漏量计算模型,并在此基础上进行了计算分析。结果表明:所发展的柔性接头泄漏量计算方法适用于工程设计;在柔性接头缺失一个密封圈或密封圈均匀磨损的情况下,只有当缝隙段的间隙极小或密封圈磨损程度较小时,泄漏量才会随缝隙段间隙的增大有较大变化,当间隙大于一定值或密封圈磨损超过一定程度后,泄漏量几乎不再变化;柔性接头内外压差越大时,泄漏量越大;柔性接头缝隙泄漏量是各缝隙段流阻共同作用的结果,间隙值最小的缝隙段对泄漏量的影响能力最强。     

四机并联全辐射冷却推力室的传热分析

分析了四机并联全辐射冷却推力室的热特点．忽略径向导热,考虑推力室外向的相互及自身辐射交换、内壁经喷口的辐射泄漏以及周向和轴向的传导热量,建立了推力室壁的能量方程．计算表明,推力室之间的辐射传热引起的周向温度畸变,主要取决于推力室间的相对间距Ｌ／Ｄ,而与原壁温水平无关．对仅有两对角推力室工作、另一对推力室不工作时的温度分布特点也作了分析．经地面模拟和实验验证,数值分析结果是正确的．     

抛物线拱的内力精确计算实用公式

采用结构力学的弹性中心方法,建立固端抛物线拱的力法正则方程,推导出在均布荷载作用和跨中集中荷载作用下的内力精确计算公式,并通过算例进行了比较验证。还分析了压弯刚度对拱推力的影响,指出忽略拱的轴向压缩变形的影响,可导致推力的计算误差达到30%。     

对角元为零的本原矩阵指标计算

本文对于一类对角元为零的本原矩阵的指标计算问题进行了研究。反映在图上,即一类无环本原轮形指标计算,指标集为{n十2,n+3,n+4}。另一类无环本原扇形的指标为(n-k)与不超过(n-1)/k的最小整数的乘积加k。这里k为本原扇形辐的条数.k=1时,达到所有本原矩阵的指标上界(n-1)~2+1。     

静压桩沉桩施工对临近隧道的影响

基于圆孔扩张理论运用FLAC^3D 有限差分软件模拟了静压桩沉桩挤土过程, 并对土体位移的数值模拟结果与解析解计算结果进行了对比, 二者的计算数值与变化趋势吻合得较好. 在此基础上, 运用位移贯入法模拟沉桩的摩擦作用, 使沉桩全过程的计算结果更趋近于实际情况. 基于此数值模拟方法分别计算沉桩深度为4, 8, 12, 16, 20 m 的沉桩行为对临近隧道的变形与内力影响, 得出了以下结论: 静压桩沉桩对邻近隧道的变形有较明显的影响.随着沉桩深度的增加, 隧道结构位移也随之增大, 且以水平位移为主. 当沉桩深度达到20 m 时, 隧道结构最大位移为11.55 mm. 沉桩过程亦使隧道产生一定的扭转: 沉桩深度为4, 8, 12, 16 m 时, 隧道顺时针偏转(背向沉桩方向);沉桩深度为20 m 时, 隧道逆时针偏转(朝向沉桩方向). 随着沉桩深度的增大, 隧道结构的附加弯矩从对称竖向轴线分布逐渐向逆时针方向偏转至对称横向轴线分布; 沉桩后隧道的弯矩图有逆时针扭转的趋势(转向沉桩侧), 且大部分隧道结构的弯矩绝对值有减小趋势.     

高速大功率车用永磁同步电机电磁诱发转子横向振动特性

高速大功率车用永磁同步电机的转子轴系是一个涉及电磁、机械高度耦合的非线性系统,因此转子动力学性能是高速车用永磁同步电机设计必须关注的问题.建立了电机中由于转子偏心引起的电磁激励解析模型,以转子动力学和非线性动力学为基础,建立永磁电动机转子系统的非线性模型,用解析法计算得到转子横向振动的幅频特性,结果表明转子横向振动具有负刚度和失稳幅值跳跃现象.最后通过数值计算对等效解析计算的结果进行了验证.     

比热变化对激波诱导气动矢量喷管影响的数值研究

采用基于雷诺平均的二维Navier-Stokes方程和RNG κ-ε 湍流模型的有限体积法,考虑比热随温度的变化,对激波诱导气动矢量喷管的流动情况和性能进行了数值仿真研究。结果表明:与平均定比热计算相比,变比热计算的喷管流动情况发生了较大变化,激波位置前移、激波强度减弱、喷管出口气流平均速度增大;进一步分析发现,与平均定比热计算相比,变比热计算的喷管推力系数、推力矢量角、推力矢量效率均有所增大。