汽轮机自带冠叶片接触碰撞系统的谐波平衡解

针对汽轮机自带冠叶片的接触减振机理问题,考虑惯性力和气流激振力对叶片振动的影响,采用Hertz接触力模型和悬臂梁振动理论建立了自带冠叶片接触碰撞的动力学模型.利用Galerkin模态截断方法,截取系统第一阶模态,实现对悬臂梁系统的降维处理.对降维后的系统,采用谐波平衡法分别获得了系统在有阻尼和无阻尼情况下的解析解.所得结果为自带冠叶片接触碰撞问题的进一步研究提供了理论依据.     

基于谐波平衡法的带冠叶片接触碰撞减振特性研究

通过谐波平衡法建立了具有间隙的冠间接触碰撞的等效弹簧-干摩擦阻尼力学模型,得到表征汽轮机带冠叶片主要危险振型的三自由度集总参数模型,应用龙格-库塔法求解自带冠叶片的振动响应,并分析了冠间间隙、冠间接触角和冠间法向接触刚度对碰撞减振效果的影响.结果表明:汽轮机带冠叶片因冠间接触碰撞而具有很好的减振效果,但出现了多频谱成分和共振频率右移等现象;随着冠间间隙的减小,带冠叶片冠间碰撞减振效果变好,冠间接触碰撞对一阶振动的减振效果好于对二阶振动的减振效果;较大的冠间接触角对冠间接触碰撞在切向振动上的减振效果较好;较大的冠间法向接触刚度可使叶片冠间接触碰撞达到很好的减振效果.     

自带冠叶片冠间接触碰撞减振研究

自带冠叶片因冠间接触碰撞而具有很好的减振效果。文中,自带冠叶片等效为弹簧一质量模型;冠间的接触碰撞简化为有间隙的弹簧一干摩擦阻尼模型,建立了该结构的振动方程。响应的特性分析结果表明：当冠间的相对位移大于间隙值时,冠间的接触碰撞起作用,叶片的振动量随间隙的减小而减小;冠间刚度为叶片等效刚度的1．3倍左右时,减振效果最好。同时,在冠间间隙可调的自带冠叶片冠间接触碰撞振动实验台上,测得了不同间隙下转子升速时叶片根部的动应变。实验结果和计算分析结果基本一致,进一步证明了这种结构是一种很好的减振结构。     

自带冠叶片冠间接触碰撞动力学建模及数值模拟

采用有限单元法对自带冠叶片冠间接触碰撞的减振机理进行了研究.首先应用弹塑性力学理论对叶片冠间接触碰撞问题建立碰撞弹性力模型,并采用Herbert直接法建立碰撞阻尼力模型,进而对已建立的冠间接触碰撞的非线性动力学模型进行数值模拟,并分析自带冠叶片冠间接触碰撞的非线性动力学特性、响应特性及接触碰撞减振机理.研究结果表明:随着分岔参数的增加,发生擦边碰撞,碰撞振动系统直接由周期运动状态进入混沌,然后又突变回周期运动状态;在冠间接触碰撞减振结构的设计时应该避开混沌状态,以免由于气流力输入能量增大导致叶片振动过大.     

自带冠叶片碰撞减振过程阻尼特性实验研究

自带冠技术是一种提高汽轮机叶片可靠性的先进技术。为了定量描述自带冠叶片碰撞减振过程的阻尼特性,在实验台上进行了一系列的叶片碰撞减振实验,在不同转速、不同载荷和不同叶冠间隙的情况下,测量叶片同一位置的应变大小,获得叶片在不同实验条件下的振动对数衰减率,通过比较对数衰减率的大小来比较不同工况下的叶片振动阻尼大小。通过实验,获得了不同参数下的碰撞减振效果,证明了叶片的自带冠是一种很好的碰撞减振阻尼结构。实验研究还表明,当相邻两个自带冠叶片的冠间间隙很小时,叶片动态应力对负荷大小不敏感;冠间间隙不对称能够改善减振效果。     

基于Algor的自带冠扭叶片动力学特性仿真研究

采用三维实体模型模化叶片及围带,建立自由叶片、整圈自锁叶片动静力特性分析的有限元模型;借助大型通用有限元分析软件ALGOR,分析计算了自带冠叶片动力学特性.得出了叶冠型式对叶片动力学特性的影响和叶冠结构对叶片动力学特性的影响.     

基于谐波平衡法的汽轮机末级叶片气动阻尼计算

采用谐波平衡法分析了汽轮机低压缸末级动叶自由形式和围带形式的颤振特性,获得了不同叶间相位角下的气动阻尼。研究发现:在设计工况下自由叶片叶间相位角在-30°～-150°时气动阻尼为负,叶片处于易发生颤振状态;当考虑围带时,叶片气弹稳定性发生了显著变化,在全行波域均处于稳定状态;由于振型、振幅的分布变化,围带叶片压力侧振动引起的压力扰动相位不再随叶间相位角发生明显改变,使得原本自由叶片上的气弹稳定性规律被破坏。     

基于ALGOR计算的叶栅碰撞试验台带冠叶片动力特性研究

以自带冠叶栅碰撞实验台带冠叶片为研究对象,利用三维设计软件Solidworks和有限元分析软件ALGOR分别建立了自带冠单叶片、成组叶片和整圈叶片-叶轮的三维实体模型及有限元模型,通过有限元仿真计算,研究了带冠单叶片的动力特性,并比较了离心力和冠间间隙对成组叶片和整圈叶片-叶轮动力特性的影响.结果表明,离心力对一阶切向弯曲振动频率影响很大,冠间间隙较小时的叶片组模态出现了不同振型间的组合,带冠叶片的碰撞振动具有典型的非线性特性.     

基于ANSYS/LS-DYNA的带冠叶片碰撞振动特性的有限元分析

利用Ansys软件建立了带冠叶片组的三维有限元计算模型,并结合LS-DYNA软件进行了显式动力学碰撞分析,研究了碰撞阻尼减振效果与冠间间隙、激振力相位差和激振力幅值等振动系统参数之间的对应关系.结果表明:带锯齿型冠叶片间的碰撞阻尼可以有效抑制系统的振动,具有较明显的减振效果;有限元分析结果与相关的试验研究结果一致,证明所采用的有限元分析模型及方法是可行的.