某型号涡轮增压器损坏故障分析

某型号涡轮增压器运行时发生故障,检查后发现压气叶轮叶片与转子轴发生断裂.本文通过光学显微镜和扫描电镜检验的方式,对叶片的断裂形貌和断裂机制等进行分析.分析结果表明,该涡轮增压器出现故障主要是由于压气叶轮叶片受到额外振动后断裂导致.     

涡轮叶片三维气动分析方法研究

精确的涡轮叶片气动性能计算是对其进行设计优化的重要基础。基于PRO/E软件建立了某涡轮流场叶片三维参数化实体模型,采用SST(shear stress transport)湍流模型对建立的涡轮流场叶片进行了三维气动分析,得到了流场及叶片表面的温度、压力、流速以及能量损失等气动参数分布,并对它们的变化规律进行了分析;基于叶片气动效率计算公式,给出了叶片平均气动效率的计算方法并分析了叶片气动效率沿叶高的变化规律,为涡轮叶片的气动设计优化奠定了较好的基础。     

某燃气轮机低压涡轮叶片断裂故障分析

低压涡轮叶片作为燃气轮机内流道的热端部件,长时间受到气流冲击,受离心载荷、气动载荷和热载荷的综合影响,对叶片强度要求较高.某燃气轮机由退役航空发动机改制而成,通过电站长试考核考验燃气轮机寿命,在考核期间发生低压涡轮叶片断裂故障.针对故障进行分析、试验及计算,确定叶片断裂的主要原因是叶片共振引发高周疲劳,采取措施是燃气轮...     

基于流固耦合的增压器涡轮叶片结构强度分析

采用ANSYSWorkbench软件建立涡轮流固耦合仿真计算平台。首先,运用CFX软件对涡轮流体域进行流体动力学计算。随后,将流固交接面的温度、压力分布场加载到涡轮固体域表面,并进行稳态热计算。最后,运用ANSYS软件有限元分析模块对涡轮考虑气动温度载荷、压力载荷和离心力载荷的进行综合结构强度计算研究。结果表明,所分析的涡轮叶片根部的中间部分及近出口处存在应力集中现象,与用户反馈的该款增压器使用中涡轮叶片断裂部位较为吻合。     

用于发电系统的局部进气跨声速涡轮气动设计和优化

为了解决高速机载涡轮发电系统效率较低的问题,通过一维计算和三维数值模拟相结合的方法,对以拉法尔喷管作为静叶、三维叶片作为动叶的局部进气跨声速涡轮级进行了研究。在对原型涡轮级流场分析后,通过ISIGHT优化软件集成NX,NUMECA和ANSYS等模块,采用多岛遗传算法,以喷管扩张角、扩张部分长度、周向排布角度以及动叶叶片进口几何角、出口几何角和轴向弦长作为优化变量对涡轮级进行了优化设计。最终得到给定设计工况下的最优几何参数。优化结果表明：优化得到的涡轮级功率达到了74 530 W,效率达到了79.60%,较原型提升了5.1%。     

基于改进遗传算法的某型涡轮对转改造一维优化设计

为提高某型燃气涡轮性能,利用改进遗传算法对该型涡轮进行了对转改造一维设计。设计过程中将涡轮效率作为优化目标,出口气动参数、叶片强度和效率等作为约束条件,将一维设计构建为有约束的非线性优化问题。在简单遗传算法基础上增加自适应机制、改进的交叉方式和惩罚函数处理约束条件等改进方式,选取涡轮的设计变量作为决策变量进行优化计算。优化后的结果显示涡轮的效率较原型涡轮提高了0.6%。     

基于结构可靠性的涡轮叶片三维气动设计优化

将结构静强度可靠性、疲劳可靠性以及刚度可靠性作为基本约束条件,对某涡轮静、动叶片进行了三维气动设计优化。建立了涡轮叶片结构可靠性气动设计优化模型,给出了叶片热-流-固耦合分析流程及气动设计优化代价函数。结果表明:优化后,静、动叶片的气动效率均值分别提高了2.45%和6.17%,且气动效率的标准方差也有一定减小;优化后,动叶片的各项结构可靠度指标得到提高,且达到设计要求;动叶片的结构系统可靠度从91.3%提高到了99.87%。     

变几何涡轮对涡轮气动性能的影响研究

针对自由涡轮导向器叶片可调的多级轴流涡轮进行气动性能研究。结果表明:通过改变自由涡轮导向器叶片角度可以调节多级涡轮的流量、效率、膨胀比分配和功率分配,自由涡轮导向器叶片角度变化对涡轮流场和各级静叶损失产生明显的影响。     

双层涡轮叶片应力计算与分析

为了对可倒车燃气轮机中双层涡轮叶片应力进行分析,以双层涡轮叶片为研究对象进行反转状态下叶片的换热分析,并基于ANSYS Workbench软件在正车额定工况及倒车额定工况下完成了双层涡轮叶片的应力计算。结果表明：叶片在反转状态下会不断与周围空气产生摩擦,使得叶片温度大幅升高,降低了叶片应力;对叶片采取冷却措施后,双层涡轮叶片的大应力位置主要位于过渡段,通过随形加强筋及空心倒车叶片的优化方案,可使得正车额定工况下的叶片强度储备系数由1.1增加至1.65,满足了叶片强度设计要求。     

车用柴油机涡轮增压器涡轮BPF噪声的试验研究

阐述了涡轮增压器涡轮BPF噪声产生的机理,针对不同的涡轮壳舌尖与涡轮叶片之间间隙的涡轮增压器进行了噪声测试。试验结果表明:增大涡轮壳舌尖与涡轮叶片之间的间隙可以降低涡轮增压器的涡轮BPF噪声;但对发动机性能有一定的影响。     

大型风力机叶片模态测试与分析

利用建成的大型风力机叶片的振动特性分析装置,用测力法和不测力法对风力机叶片进行模态试验及分析,测试了风力机叶片的模态参数（固有频率、阻尼和振型）,得到了叶片的振动特性。采用共振法将偏心电机和变频器连成一体作为激励源测试了叶片的固有频率,实验验证了单叶片的危险运行频率。对大型风力机叶片模态试验及分析提供了可靠的实验装置和试验方法,对风力机叶片动力学特性分析提供有力工具。     

风电叶片固有频率相关性分析新方法

为进行三维风电叶片振动系统固有频率相关性分析,采用MATLAB和ANSYS共同建立了风电叶片三维有限元参数模型,并分析了叶片固有振动特性.考虑系统随机结构参数对风电叶片固有振动的影响,运用将Monte Carlo与ANSYS相结合的方法对叶片固有振动特性进行相关性分析,进而判断其对随机结构参数的敏感性,形成了一种叶片结...     

考虑应力刚化影响的风力机叶片振动模态分析

利用ANSYS软件建立了500 W风力机叶片的有限元模型。基于振动分析的基本理论,分析了应力刚化对风力机叶片固有频率的影响,研究了旋转状态下叶片振型的变化规律。通过比较不同转速下的仿真结果发现,叶片旋转越快,应力刚化对固有频率的影响越大,特别是对低阶固有频率的影响最为明显,在叶片的动力学分析计算中应予以考虑。研究结果对风力机叶片的动力学设计及控制具有一定的参考价值。     

小型风力发电机叶片模态特性分析

以800W水平轴风力发电机叶片为对象,研究其叶片的模态特性．从理论上介绍了应力刚化和旋转软化对叶片固有频率的影响,并给出了考虑应力刚化和旋转软化效应的振动方程;利用ANSYS软件建立了有限元模型,分别对风力发电机叶片在仅考虑应力刚化或旋转软化时,以及同时考虑应力刚化和旋转软化时的模态特性进行了计算分析．计算结果表明：应力刚化对固有频率的影响比旋转软化大;仅考虑旋转软化时,叶片的固有频率比零旋转角速度时低;而综合两者的影响时,叶片的固有频率比零旋转角速度时高．     

弯扭耦合作用下变频风机叶片断裂分析与治理技术研究

针对某变频运行风机发生的叶片断裂故障,采用无线应变测试技术获取了不同工况下转轴扭矩脉动特性。建立叶轮叶片有限元模型,获取风机各阶模态特性;将实测脉动扭矩作为激励,计算扭矩脉动下叶片所承受的应力特性。结果表明：电机输出谐波可能激发叶片轮盘弯扭耦合共振,导致叶片局部应力增大,进而疲劳断裂;叶片顶部加之字形加强筋可以有效减小叶片振动,预防断裂。     

汽轮机T型叶根有限元模态分析边界条件的研究

对汽轮机叶片有限元模态分析的边界条件处理方法进行了探讨，分析了各种边界条件对叶片自振频率的影响。通过大量的数值模拟，得出了各种边界条件与叶片固有频率变化关系，进而提出了弹性模拟叶片边界约束的计算模型，为叶片模态有限元数值计算及故障分析提供了理论基础。图6表3参5     

基于SMA的大型风力机叶片振动被动控制研究

将SMA粘贴在大型风力机叶片的表面形成新的智能叶片结构,并探讨伪弹性SMA对叶片的振动抑制效果。采用SolidWorks与Excel软件相结合的方法建立风力机叶片三维壳体模型,基于ANSYS ACP模块对含SMA的复合材料叶片进行铺层设计,并验证该模型;考虑叶片的弯扭耦合效应及重力影响,基于有限元理论建立含SMA的运动学方程,采用模态叠加法求解其静态响应、谐响应及随机振动。分析结果表明：由于SMA的存在,不同静态载荷作用下,SMA的应力-应变之间均形成封闭的滞后环;将叶片的固有频率移向更高的频率,各阶模态对应的振幅明显降低。在振动能量带宽0.5~2.4 Hz的范围内,含有SMA层强化的风力机叶片振动能量响应值降低更为显著。     

铺层材料单层厚度对风力机叶片低阶模态频率的影响分析

针对大型风力机叶片铺层材料单层厚度对叶片模态频率的影响作用,对铺层材料单层厚度间的耦合机制进行研究。采用Box-Behnken法设计实验,建立叶片铺层单层厚度与其第一阶模态频率间的响应面模型,揭示叶片不同铺层材料单层厚度对模态频率的影响规律。以叶片前两阶模态频率为优化目标、以铺层材料单层厚度为设计变量建立优化数学模型,并采用遗传算法与有限元法结合进行全局寻优。以某企业1.5 MW叶片为算例,结果表明,优化后叶片第一阶挥舞、摆振频率均提高了0.07 Hz。     

Fracture mechanics approach for failure of adhesive joints in wind turbine blades

Composite components of wind turbine blade are assembled with adhesive. In order to assess structural integrity of blades it is needed to investigate fracture of joints. In this study, finite element analysis based on fracture mechanics was conducted to characterize failure of adhesive joint for wind turbine blade. The cohesive zone model as proposed fracture mechanics approach was verified through the comparison of numerical results with experimental data. Finite element models of wind turbine were developed to predict damage initiation and propagation. Numerical results based on fracture mechanics showed that failure was initiated in the edge of the adhesive bond line due to high level of shear stress prior to reaching the extreme design loading and propagated progressively.     

兆瓦级海上风力机叶片设计及模态分析

叶片是风力机的重要构件,对其合理设计十分重要。总结了叶片的设计流程,并选择合理的设计参数,设计出兆瓦级风力机的叶片;在三维绘图软件中建模;应用有限元法,选定叶片的材料参数,在有限元软件中对叶片进行模态分析,确定了叶片的各阶模态振型及各阶频率,并对比分析叶片各阶模态振型结果。结果表明,叶片的固有频率范围与外界的激励的频率范围不重合,因此避免了共振破坏的发生。