汽轮发电机组轴系扭振引起的叶片响应计算

提出了汽轮发电机组轴系扭振及叶片切向振动的连续质量模型,在此基础上分析了叶片运动的轴系扭振的影响,给出了轴系扭振引起叶片响应的计算方法,并对实际机组在两相短路时进行了数值计算,结果表明,由轴系扭振引起的叶片应力对叶片的安全性分析是不可忽视的,图3参4。     

汽轮机末级扭叶片振动特性分析

运用有限元法分析了6000kW汽轮机末级扭叶片振动特性,讨论了单元的选取和边界条件的确定等问题,考虑了离心力对振动特性的影响,得到单个自由叶片的切向弯曲、轴向弯曲、二阶弯曲、扭转及弯曲-扭转耦合等前五阶振动频率及相应的振型,然后将计算结果与测试及解析计算进行比较,表明本文建立的模型和分析方法具有工程实用价值。     

带缘板阻尼叶盘系统高速旋转激振试验研究

在燃气轮机高压涡轮叶片上安装缘板阻尼结构可以有效降低叶片振动应力,为了掌握叶片振动特性,进而指导阻尼结构设计,以某船用燃气轮机高压涡轮转子为研究对象,开展带缘板阻尼叶盘系统高速旋转激振试验。设计了缘板阻尼结构形式,开发了雾化油滴喷液激振试验系统;同时,模拟常温环境下的叶片工作载荷,结合试验数据分析获取叶片安装阻尼器前后的动应力变化情况。试验结果表明：所设计的试验系统能够很好地模拟叶片弯曲和扭转共振状态;无阻尼激振试验获取的叶片模态参数与理论计算值相当,试验结果验证了理论计算方法的准确性;安装缘板阻尼器后叶片弯曲振动应力下降明显,存在最优阻尼参数使减振效果最佳;根据叶片幅频响应曲线可以看出,缘板阻尼器使叶片非线性力学特征增强,出现叶片振动能量相互传递的现象。     

高压压气机末级转子叶片振动特性分析

某高压压气机末级转子叶片曾多次发生掉角故障,目前为排除故障多采取局部削角的措施。为分析故障原因和排故后的效果,针对故障叶片和改进后的叶片进行有限元模态分析和振动特性试验,绘制坎贝尔图发现叶片在工作转速下可能会发生双扭复合共振,通过频率响应计算,定性分析了叶片的位移和Von-Mises应力响应变化,发现叶片削角后振幅略有增大,等效应力略有减小。结果表明,虽然削角不能使叶片避开共振区间,但是降低了振动应力水平,从而提高了叶片的抗振能力。     

计及齿轮全柔性的风电机组传动链有限元建模及扭振特性分析

大功率风电机组传动链关键部件柔性直接影响机组扭振特性及疲劳寿命,提出考虑齿轮柔性与啮合柔性的传动链有限元建模及扭振特性分析。首先,基于实际双馈风电机组传动链结构、材料属性与几何参数,考虑齿轮箱内齿轮柔性与齿轮啮合柔性,结合叶片、轮毂、主轴和发电机转子,建立风电机组传动链多柔体有限元模型。其次,基于有限元模态分析理论,提出一种基于矢量位移云图筛选扭振频率的分析方法,获取计及齿轮全柔性影响的风电机组中、低频范围的扭振模态,并与不同传动链模型结果进行比较,验证该文所建模型的有效性。最后,分别分析不同齿轮柔性和齿轮啮合柔性对传动链扭振频率和模态的影响。结果表明,该文所建模型不仅能反映传动链扭振固有的低频频率,而且能反映弯扭耦合产生的中频扭振频率,且相比齿轮啮合柔性,齿轮柔性系数影响传动链高频扭振特性明显。     

单个电磁振动风扇扇叶形状换热特性研究

电磁振动风扇主要由柔性扇叶和电磁驱动装置组成，工作原理是通过电磁力驱动扇叶振动，使周围的空气流动,达到散热的目的。扇叶优化是提高振动风扇散热能力的重要途径，在矩形扇叶的基础上提出锯齿形扇叶和折扇形扇叶。使用FLUENT软件进行数值模拟，研究单个矩形、锯齿形和折扇形扇叶诱导的流场特性和换热特性。结果表明：与矩形扇叶相比，锯齿形与折扇形扇叶均有增强散热的积极作用，可提升最高气流速度分别为0.4 和0.8 m/s，提升局部散热分别为5.8 %和9.0 %。     

Coupled aeroelastic oscillations of a turbine blade row in 3D transonic flow

heodctionThe trend of imPrved gas ndine engine designwith higher Hntalc blade loadin and sInallerPhysical size attraCtS much Mon to the aeroelasticbehayour of blades not Ouly in comPI'essors, bu also intuIbines. Flow-induced triine and comPressor bladesoscillations can lead to fatigUe failures of a constrUctionand so rePrsent imPorIant Problems of reliability, safety,and operatin cost.The hahonal aPProach in flutter calculations ofblW disks is based on twency doInain analysis"ro,in whi…     

水介质中尾部锯齿结构叶片数值计算

为了验证将空气动力学中翼型部件采用的锯齿形尾部结构引入到水力机械翼型部件中的可行性,建立了NACA0012型对称型叶片的几何模型,并在此基础上建立了尾部带锯齿的NACA0012型叶片修改模型,利用数值计算方法计算了在入流速度10 m/s下带锯齿与不带锯齿的NACA0012型叶片在0°及10°攻角下的流场数据及压力脉动数据。计算结果表明,锯齿形边缘结构在攻角为10°时能有效减小叶片尾部、背水面的脱流及尾迹中的漩涡和流场中的水力振动,锯齿结构改善叶片水力性能效果显著;而攻角为0°时流场中水力振动轻微增加。由此说明,锯齿结构可起到改善水介质中翼型部件水力特性的作用。     

A parametric study of coupled‐mode flutter for MW‐size wind turbine blades

With the increasing size of offshore wind turbine rotors, the design criteria used for the blades may also evolve. Current offshore technology utilizes three relatively stiff blades in an upwind configuration. With the goal of minimizing the mass, there is an interest in the lightweight rotors that instead utilize two flexible blades oriented downwind. These longer blades are more flexible and thus susceptible to experience flow‐induced instability. Coupled‐mode flutter is one of the destructive aeroelastic instabilities that can occur in flexible structures subjected to aerodynamic loading. Because of variation in one of the system parameters, e.g., flow velocity, structural modes coalesce at a critical flow velocity, and coupled‐flutter occurs. In the present work, a parametric study is conducted in order to study the influence of the natural frequencies in the torsional and flapwise directions on the critical flutter speed for wind turbine blades. Three MW‐size wind turbine blades are studied using a three‐dimensional blade model, which includes coupled flapwise and torsional displacements. The results show that the three blades have very similar behavior as the system parameters vary. It is shown that the first torsional natural frequency and the ratio of the first torsional natural frequency to the first flapwise natural frequency are the most critical parameters affecting the onset of instability. Critical flutter speeds even lower than the blade rated speed can be observed for blades with low torsional natural frequencies. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

300MW汽轮机低压缸末级长叶片与轴系扭振的耦合振动

计算分析了３００ＭＷ汽轮机低压缸末级长叶片Ａ０振型弯曲振动与轴系扭振耦合对叶片安全性的影响。末级长叶片与轴系扭振耦合将使该叶片振动的实际频率避开率低于计算值,当发生严重的两相短路故障时在叶片根部的最大动弯矩远远高出其额定值;如果电网频率偏离５０Ｈｚ,会对叶片安全性产生更为不利的影响。     

蒸汽轴向流动对汽轮发电机组轴系扭振响应的影响

对在汽轮机高压和中压调节阀快关动作后蒸汽沿轴向流动过程对轴系扭振响应的影响进行了研究。轴系的计算模型采用连续质量模型。外激励模型是考虑了汽轮机ＤＥＨ系统、热力系统以及单机对无穷大电网的机电耦合数学模型。对３００ＭＷ汽轮发电机组的仿真计算表明,考虑蒸汽流动导致的激励扭矩沿汽轮机轴向瞬时变化时,对轴系的扰动和轴系扭振的激励加强,蒸汽载荷变化对汽轮发电机组轴系扭振的影响是较大的,在轴系安全评价中必须加以考虑。图４参３     

汽轮机末级动叶片大负攻角工况下的气流激振分析

在小容积流量工况下运行的大功率机组的末级动叶顶部进口气流的负攻角流动易造成叶片压力面的气流分离,在一定条件下会诱发叶片颤振。对一典型平面动叶栅大负攻角下的二维分离流场进行数值分析,得到了详细的流场信息和叶片作用力及力矩与攻角的关系。采用准定常的方法,给出了叶片发生扭转和弯曲振动时,激振流场对叶片的气动功的计算方法,并根据能量法的原理,讨论了判断叶片颤振的方法。     

基于ALE的汽轮机低压叶片流固耦合数值模拟

采用ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法对汽轮机低压叶片与流场之间相互作用下的应力、位移进行了数值模拟,通过计算获得了流场、压力及叶片位移分布,得到应力及叶片位移随时间的变化关系,流体产生的压力波引发了叶片的振动,最大应力发生在叶片根部,最大应力值和最大周向位移随转数增加.模拟结果可对改进叶片性能及叶片材料选择提供相应参考.     

基于轴承座振动信号检测的轴系扭振监测方法实验研究

提出了一种基于轴承座垂直方向振动信号检测的轴系扭振监测与诊断的新方法,建立了扭振监测与诊断的理论模型,给出了轴系扭振故障存在与否的诊断准则。实验结果表明:该方法在保证轴系扭振监测实时性的同时,能够准确、有效地判别出冲击载荷下的扭振故障,能够清楚地显示轴系的前两阶扭振固有频率上的振动响应分量,且验证了所提出的扭振故障特征参数在很宽的转速范围具有良好的稳定性。研究结果为汽轮发电机组轴系扭振故障在线监测提供了一种新的有效方法。     

带粒透平中叶片冲蚀的数值计算及振频变化预估

基于欧拉－拉格朗日解基本思想,在模拟计算了双级跨音速燃气透平三元粘性湍流场基础上,采用颗粒随机轨道模型和PSIC法求解了低颗粒浓度气固双向耦合后两种不同密度的分布直径颗粒的运动轨迹,并据此计算了叶片的冲蚀率,其分布规律与实物叶片的冲蚀情况比较接近。然后利用所建立的叶片冲蚀率与叶片振频的相互关系,预估了叶片振频因冲蚀而随时间发生的变化,为探索叶片冲蚀对振频的影响作了有益的尝试。     

增压器压气机叶片结构/振动一体化优化设计

以废气涡轮增压器压气机叶轮为研究对象,创建了压气机叶片的三维参数化模型,通过全三维流场仿真分析,得到压气机的气动性能及叶片表面的压力分布.在不改变叶片形状、保证压气机气动性能的情况下,对叶片的静强度及振动特性进行了一体化优化设计.以叶片4个关键截面的叶顶、叶根厚度为设计变量,以离心力及气动压力作用下叶片的最大Mises应力、叶片的一阶动频为约束,以叶片体积为目标函数,在iSIGHT优化平台上集成了I-DEAS、ANSYS软件,采用混合整型优化和自适应模拟退火算法的组合优化方法,在满足叶片静强度小于屈服强度和一阶动频大于3倍工作频率的条件下,叶片体积(质量)减小了14.7%.     

某型蒸汽轮机自由叶片失速颤振研究

为了给实际机组安全运行和叶片损坏故障分析提供技术依据。本文利用可考虑叶片间相角变化的叶片颤振预测方法对某型机组叶片的颤振性能进行了分析。理论预测结果和实验结果基本一致。研究结果表明,在一定的来流马赫数、叶片间振动相位角和较大的来流攻角条件下,该机组自由叶片发生失速颤振故障是可能的。对如何改善该型自由叶片的气动弹性稳定性进行了讨论。     

NZ－T扭振分析记录仪及其在低速柴油机轴系扭振测试中的应用

国产ＮＺ－Ｔ扭振分析记录仪是微机式高智能型仪器，可作较低转速的扭振测试，除数字显示和打印输出外，还有模拟输出，既可独立工作，也能与微机联成测试分析系统。本文介绍Ｎｚ—Ｔ扭振分析记录仪的主要原理和性能，并介绍其在实船低速柴油机轮系扭振测试中的应用情况。     

基于HHT的转子扭振估计方法研究

提出了一种从转子径向振动信号中估计扭振的方法,因为径向振动和扭振之问的相互耦合,会产生一种相位调制现象,先用经验模块分解（EMD）的方法将振动信号分解成一系列的本征模函数（IMF）,然后将其中一个本征模函数作Hilbert变换就可获得扭振的估计值。根据现场数据分析结果,该方法有一定的可行性。     

叶片动应力计算的重要改进及其在不调频叶片设计上的应用

叶栅流场中的叶片受流道中汽流力的作用，同时也承受了流道中谐波汽流力的激振。由于谐波汽流力沿周向波动，其对叶片的激振力应该是流道宽度内谐波激振力的积分。本着这一观念对ASME早期发表的动应力基本方程进行改进，重新作了推导，并指出了降低叶片共振应力的途径。多年来已取得了成功应用，其中涉及带冠单叶片的动强度特性及不调频叶片事故处理的材料综合抗振强度对比分析，对工程实践具有一定的参考借鉴的价值。