基于逆向工程的风力机叶片实体建模研究

基于逆向工程技术对风力机叶片实体进行建模。应用三维数字化激光扫描测量技术,采集叶片实体表面点云,在对数据点云进行预处理后,采用NURBS 曲面拟合方法,实现叶片实体模型的重构,进而为风力机风轮气动性能及风洞试验方面的研究提供所必要的叶片实体模型。     

大型叶片雕塑曲面的五轴联动加工刀位计算

本文从可制造性出发进行叶片几何三维造型设计,并采用五轴联动加工的非线性误差理论分析结果,在大型叶片加工中,按三维意义的综合误差控制进给步长,按等参数-残余高度进行刀位轨迹优化,既可提高效率,又能保证加工精度。我们结合 Camax/Camand~(?)软件进行二次开发,该算法已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片的加工。本文方法可用于其它具有大型雕塑曲面的零件五轴联动数控加工。     

轴流式水轮机轮缘间隙三维紊流数值模拟

应用雷诺应力模型对轴流式水轮机轮缘间隙的三维紊流流动进行了雷诺平均N-S方程的数值计算与分析.对转轮直径为340 mm的5叶片轴流式水轮机在轮缘间隙为0mm、0.25 mm、0.5 mm、1 mm时分别进行了分析计算,分析了轴流式水轮机轮缘问隙对叶片压力分布、速度矢量、数值效率和间隙漏水量的影响,研究了轴流式水轮机轮缘间隙内流动规律,提出了轴流式水轮机轮缘间隙对轴流式水轮机优化设计的重要性.实例表明,用三维紊流数值模拟方法研究轴流式水轮机轮缘间隙是改进和优化轴流式水轮机设计的一个重要过程.     

大型轴流式水轮机叶片五轴联动数控加工技术

介绍东方电机股份有限公司开发的采用五轴联动数控加工大型轴流式水轮机转叶片的数控加工工艺,叶片的三维造型及计算机仿真加工编程、工装、刀具及金属切削技术,以及叶片三维测量等关键技术。该加工技术已成功地应用于直径为φ5.8m的高坝洲电站轴流式机组的整机全套叶片加工,为国内制造厂首次整机和整个电站水轮机叶片全部采用数控加工。     

车辆曲面重构中点云精简算法的研究与改进

为了解决车辆点云数据曲面重构效率低和精简后数据重构模型质量差的问题,提出一种改进的点云精简算法。基于kd-tree建立散乱点云数据的空间索引结构并获取每个数据点的k邻域索引;提出基于快速识别边界线的精简算法避免精简过程边界数据丢失,确保获得真实的车辆曲面重构模型;对非边界点邻域进行区域分类,并根据分类选择性保留邻域数据,以提高点云数据处理速度并减少内存开销。在实现了算法的程序设计及仿真实验的基础上,完成了基于三维激光扫描车辆外廓尺寸测量系统平台的实车实验。实验结果表明,改进后的精简算法程序最大限度地保留了车辆点云的的边界特征和细节形状,改善了车辆点云曲面重构模型质量;数据处理中能够精简45%~70%的车辆点云数据,加快了系统重构的速度,提高了车辆外廓测量的性能。     

水轮机转轮叶片的数据拟合研究与工程应用

本文介绍一种用于水轮机转轮叶片的曲面拟合方法——B样条空间曲面拟合法,用该方法编制了叶片的曲面拟合及水轮机转轮的流场、强度、振动等问题的有限元分析网格的形成程序。最后给出了某电站转轮叶片的有限元分析网格的图形。     

水轮机转轮裂纹的原因及预防措施

笔者结合近年来水轮机转轮叶片发生的裂纹事件,分别阐述了混流式水轮机、轴流式水轮机、冲击式水轮机和贯流式水轮机的转轮叶片发生裂纹的主要原因,尤其对混流式水轮机转轮产生裂纹的原因从水力方面、设计方面、铸造缺陷、制造工艺、运行工况及共振等多因素综合作用进行了探讨,并通过实例分析,提出了裂纹处理和预防措施。     

关于水轮机转轮叶片的数学拟合

本文剖析了水轮机转轮叶片最常用的数学表达方法,且妥善、合理地解决了数学拟合叶片曲面涉及乘积型型值点的获取,它有利于计算机CAD和CAM。     

水轮机叶片多轴数控加工图象编程软件系统

本文介绍了大型水轮机叶片系列几何造型及多轴数控加工图象编程软件系统。该系统已在水轮机叶片、模具及航空、造船等其他行业的复杂曲面零件产品制造中得到成功应用。本文介绍了该系统的主要功能及其应用情况。     

对龙滩电厂水轮机一些问题的探讨

龙滩电厂大型水轮机的设计、制造不仅要优化其水力特性 ,更要重视水轮机的运行稳定性 ,以避免和减少水轮机叶片的断裂现象。通过对三峡、岩滩、二滩等电厂制造和安装中的一些情况对比 ,探讨解决龙滩水轮机制造和安装的一些技术问题     

水轮机模式液力透平流道式导叶的优化

由于水轮机模式液力透平级间导叶水头损失占比高达40%,需要对液力透平级间导叶进行研究。在可选的级间导叶中,流道式导叶正反导叶连为一体,流道相对独立,是一种水力性能较好的级间导叶。本文基于水力原动机理论,将水流环量概念贯穿液力透平流道设计全过程,设计了与水轮机模式液力透平转轮相匹配的流道式级间导叶,并采用正交试验的优化算法,对水头影响较大的因素,包括导叶包角φ、正导叶出口角 、反导叶宽度 、流道外壁最大直径 ,各取4个水平进行正交试验方案的设计。通过CFD数值计算,分析各个方案的性能,找出了各因素对导叶性能的影响规律,在此基础上获得了效率较高的导叶模型,并研究了水力性能、叶片表面压力分布及叶片内部流动规律。研究表明：各个参数对效率的影响力中, 最大, 最小;对水头的影响力中, 最大,φ最小。优化后的模型在设计工况点效率提高了5.83%,应用水头提高了7.15%,级间导叶损失降低了1.16%,导叶表面压力过渡更加均匀,叶片内部水流流态更加平稳,满足液力透平对于高余压液体的能量回收要求。本研究可以为水轮机模式液力透平流道式导叶的选型和优化提供参考。     

一种计算燃气轮机透平叶片温度分布和冷却空气需求量的修正的解析模型

现代燃气轮机冷却技术非常复杂,该文针对传统的计算透平叶片冷却空气量模型的不足,基于热力学、传热学理论,对以往模型进行修正和改进,建立一种考虑了气膜冷却和热障涂层(thermal barrier coating,TBC)的修正的解析模型。通过对不易测得的叶片内部冷却通道参数的合理处理,模型可计算得出叶片的冷却空气需求量以及温度分布情况,并通过算例进行了计算分析,得到较合理的结果。该模型可以用于燃机叶片温度实时监测以提高燃机机组运行的安全性,还可对燃机设计、性能分析和冷却空气量分配控制提供一些参考。     

三门峡电站水轮机叶片裂纹的分析及处理

三门峡水电站轴流转浆式机组水轮机叶片在运行中频繁出现裂纹,介绍了叶片裂纹的分析和处理,并针对叶片叶型设计对裂纹的影响,在机组增容改造中予以改善.     

Calculation of gas turbine characteristic

The reasons and regularities of vapor flow and turbine parameter variation depending on the total pressure drop rate π* and rotor rotation frequency n are studied, as exemplified by a two-stage compressor turbine of a power-generating gas turbine installation. The turbine characteristic is calculated in a wide range of mode parameters using the method in which analytical dependences provide high accuracy for the calculated flow output angle and different types of gas dynamic losses are determined with account of the influence of blade row geometry, blade surface roughness, angles, compressibility, Reynolds number, and flow turbulence. The method provides satisfactory agreement of results of calculation and turbine testing. In the design mode, the operation conditions for the blade rows are favorable, the flow output velocities are close to the optimal ones, the angles of incidence are small, and the flow “choking” modes (with respect to consumption) in the rows are absent. High performance and a nearly axial flow behind the turbine are obtained. Reduction of the rotor rotation frequency and variation of the pressure drop change the flow parameters, the parameters of the stages and the turbine, as well as the form of the characteristic. In particular, for decreased n, nonmonotonic variation of the second stage reactivity with increasing π* is observed. It is demonstrated that the turbine characteristic is mainly determined by the influence of the angles of incidence and the velocity at the output of the rows on the losses and the flow output angle. The account of the growing flow output angle due to the positive angle of incidence for decreased rotation frequencies results in a considerable change of the characteristic: poorer performance, redistribution of the pressure drop at the stages, and change of reactivities, growth of the turbine capacity, and change of the angle and flow velocity behind the turbine.     

一种燃气轮机轴流压气机通流设计方法研究

随着燃气轮机国产化率的提高,开发具有自主知识产权的燃气轮机轴流压气机通流设计软件成为重要任务。在分析了轴流压气机通流设计方法和流程后,提出以反动度和压比作为压气机整体计算的迭代收敛参数,以平均半径和熵增作为各级计算的迭代收敛参数,算得轴流压气机各级的热力参数和几何尺寸;基于Visual C#开发出燃气轮机轴流压气机通流初步设计程序,可输出基于SolidWorksAPI函数的宏文件,在SolidWorks环境下自动生成所设计压气机的三维参数化模型。程序的计算结果与某型燃气轮机轴流压气机的实际参数对比,轴截面各项几何尺寸的计算值与实际值吻合较好,证明本程序能满足工程应用。     

余压发电贯流式水轮机飞逸特性研究北大核心CSCD

随着贯流式水轮机发电技术的日益成熟,利用其回收循环水系统余压能的工业应用越来越多。本文将一维特征线(MOC)方法与三维计算流体力学(CFD)方法相结合,开发了一维管网和三维贯流式水轮机耦合模拟方法,模拟了真实系统中贯流式水轮机飞逸过程,探究了该过程中故障水轮机流动特性及转轮受力特性。主要结果表明:由稳态工况到飞逸状态所需的时间随着转动惯量减小而变短;转轮和尾水管域的监测点压力脉动振幅高值均发生在转轮叶频及其高次谐波;飞逸过程中,转轮所受轴向力大幅下降,而径向力表现出大幅增加且剧烈振荡特性;转轮叶片表面压力出现明显的交变规律,负压区位于进水侧叶缘处;尾水管内逐渐形成较大旋涡,并沿着流动方向逐渐向管道壁面发展。     

混流式水轮机叶片性能热处理变形的数值模拟预测

本文建立了ZG06Cr13Ni5Mo不锈钢热处理过程的三维有限元模型,模拟了混流式水轮机叶片正火+回火热处理后的应变场分布,幵将模拟的应变场分布结果与测量结果进行了比较,二者吻合较好,证明所建模型的有效性。在此基础上,得到了混流式水轮机叶片热处理后等效应变分布觃律及各部位变形量分布。结果表明:混流式水轮机X型叶片一正两回热处理后,沿Z向出水边到进水边及进水边与上冠连接处与下环连接处变形量先减小后增大,呈V型变化觃律。其中与下环连接处比与上冠连接处变形大,进水边比出水边变形大。本文提供了一种可用于预测复杂形状大尺寸叶片铸件性能热处理变形的数值模拟仿真预测方法,为混流式水轮机叶片制定合理的热处理工艺及设计提供理论依据。     

汽轮机轴向装配枞树型叶根检测方法

采用渗透、超声表面波、磁粉等检测方法对某台汽轮机轴向装配枞树型叶根进行检测,并对以上3种方法进行了比较。结果表明,磁粉检测的磁痕部位缺陷与超声表面波检测的结果完全一致,即在叶根出汽侧第1齿存在长15mm的未开口裂纹。由于磁粉检测不易操作,建议汽轮机轴向装配枞树型叶根的检验方法以超声表面波检测为主,磁粉检测和渗透检测共同验证和配合。     

高速大功率电机高效率低噪声离心风扇的研究与设计

在YKK560-2/10kV/1000kW三相异步电动机离心式外风扇叶片设计中成功地应用了固定翼飞机机翼结构形状、轴流式风扇叶片和汽轮机叶片形状,从而设计出高效率、低噪声的新型离心式外风扇。     

混流式转轮上冠型线变化对水轮机水力性能的影响

为了获得水电站水轮机技术改造中混流式转轮上冠型线变化时水轮机水力性能的变化规律,本文以某混流式水轮机模型转轮为研究对象,在原转轮上冠型线的基础上,提出了四种改型的上冠型线方案,采用CFD方法对不同上冠型线的转轮内部流动特性、能量特性、空化性能及过流能力进行了数值模拟和对比分析。结果表明:上冠型线的适当上抬可以增大转轮的过流能力,并且改善转轮在大流量工况下的能量特性和空化性能;但过高的上冠型线对小流量工况下的叶道涡的位置和强度有负面影响;与原转轮相比,方案4的效率略有提高;小流量工况时,上冠型线越高,叶道涡的位置越靠近叶片头部,且涡的强度越大,从而使转轮效率降低;大流量工况时,上冠型线上抬可能导致叶片进口靠上冠部分出现回流,进而导致压力分布不均匀;上冠型线的改变对最优工况下转轮效率和内部流动特性影响较小;可以为水轮机技术改造中转轮的改型设计与性能预估提供必要的参考。