某燃气轮机涡轮叶片复合冷却结构优化设计

为了提高涡轮叶片设计效率,搭建了基于一维管网理论的iSIGHT优化设计平台,获得了叶片的优化结构,并对其进行三维仿真计算分析。研究表明：优化前后叶片的气动性能变化不大,总压损失仅在端壁处略有差别;优化后涡轮叶片的壁面温度分布更加均匀,壁面的最高温度降低,温度梯度减小,最大相对温差降低10%左右;在降低叶片热应力的同时相对冷却效率提高1.0%。     

解析法计算涡轮叶片喉道尺寸

本文介绍了用解析法计算涡轮叶片喉道尺寸的方法和步骤。     

单晶涡轮叶片强度分析与结构优化设计

为提高某型燃气轮机的工作可靠性,对单晶涡轮叶片进行了强度分析与结构优化设计。采用第四强度理论,考虑了晶体取向、温度载荷、气动载荷和转速的影响,得到叶片的应力分布、典型截面的强度储备系数;根据诺顿蠕变方程计算关键节点的持久寿命;基于分析结果对叶片局部结构进行优化改进,将叶片质心向叶背侧偏移,调整进气前缘气膜孔的排列方式,并对新结构进行强度复算。结果表明：优化后的叶片静强度符合设计要求,消除了局部结构处的应力集中现象,叶身结构强度储备系数高于1.3,叶身两侧应力分布更加均匀,叶片在设计转速10%裕度范围内无共振现象发生。     

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。     

R2O燃气轮机涡轮工作叶片断裂失效分析

针对R20燃气轮机第三级涡轮工作叶片断裂事故,对叶片断裂部位开展宏观、微观形貌分析和力学 性能检测,得出叶片断裂的原因。结果显示：叶片的失效原因为疲劳,疲劳源在叶盆侧距离进气边3~4㎜的表面研磨区域交界处,对比2和3号叶片的相同位置,1号叶片第一榫齿面研磨情况较为严重,研磨区域内 含有较高的铁和氧元素,与榫齿面和涡轮盘榫槽面发生微动磨损有关,导致疲劳裂纹过早地萌生;从宏观上 观察断口的疲劳扩展区比例、疲劳条纹宽度和疲劳条纹出现位置,判断为高周疲劳且疲劳裂纹扩展应力较高。     

涡轮工作叶片带冠合理性的论证

《Теплознергетика》2004年11月号提供了在燃气轮机涡轮工作叶片上采用气动力冠板经济合理性的计算方法。在计算方法中应用专门的目标函数，该目标函数是根据各种方案的涡轮运行比较得到的收益。     

涡轮叶片结构完整性设计研究

结构完整性要求是航空发动机安全可靠工作的重要保证,首先以涡轮叶片为对象,简述了研制中涉及的专业内容及结构完整性方面要求。总结了国外结构完整性技术研究方面几个代表性的项目实施特点、效果和对国内启示。以涡轮叶片某工作流程为例,介绍分析了基本技术要素及主要的结构强度设计准则(如静强度/变形、振动、蠕变/应力断裂寿命、低循环疲劳等)内容和要求、相应的技术现状和难点。结果表明,目前国内包括涡轮叶片在内的热端部件的设计方面的不足,主要表现在对方法标准的验证不够系统全面,导致先进方法的作用无法在工程上充分发挥,为此今后应着力构建多层级完整的设计验证体系,加强方法技术精度可靠性的系统验证,为我国航空发动机自主研发提供坚实有力支撑。     

旋转对风力涡轮叶片三维边界层影响的数值计算

由于旋转的影响,基于经典二维叶素理论设计的水平轴风力涡轮叶片,在高风速工况下不能可靠运行,即存在失速延迟现象,采用不可压缩三维边界层积分方程揭示产生这种失速延迟现象的机理,分析旋转对风力涡轮边界层的影响,通过积分边界层方程的求解（包括层流,转捩及紊流）,得到一些关键的影响参数（如失速点位置,动量厚度等）。并在相同的运行条件下,比较二维工况与三维旋转工况下各关键参数的差别,得到由于旋转的影响,边界层     

QD128燃气轮机高压涡轮叶片掉块故障分析

高压涡轮叶片状态的好坏直接影响着燃气轮机运行的安全可靠性,机组在电厂运行时,必须严格按照运维手册对高压涡轮叶片状态进行监测。本文针对QD128燃气轮机燃气发生器高压涡轮工作叶片掉块情况,整机分解后流道检查,对叶片掉块部位宏观、微观形貌分析,选取掉块部位附着有可疑物的叶片进行能谱分析,最终找到了叶片掉块的原因,并制定了相应的补救措施,为今后燃气轮机的安全可靠运行提供了保障。     

某涡轮叶片热-机械疲劳寿命预测与试验验证

为了得到某燃气轮机涡轮叶片关键截面的真实寿命,设计并开展了涡轮叶片热-机械疲劳试验,获得了真实寿命数据,并基于试验结果提出了一种涡轮叶片低周疲劳与蠕变疲劳交互的寿命预测方法。首先,采用一维线弹性关系、修正公式以及循环应力应变关系3种名义应力应变处理模型计算获得了名义应变;然后,利用SWT寿命关系式预测模型预测了叶片的热-机械疲劳寿命;再将预测寿命与试验获得的真实寿命进行对比分析。研究表明：对于某型燃气轮机涡轮叶片,基于SWT预测模型的循环应力应变关系方法相比于一维线弹性关系和修正公式法预测精度最高,与试验寿命相比,预测误差在4倍分散带之内。     

大型燃气轮机透平第一级静叶表面温度分布的计算方法

利用附加源项法计算叶片外表面换热系数及温度分布,编制叶片内部冷却计算程序及壁面导热程序,应用该程序计算了某大型燃气轮机第一级静叶表面温度分布,对燃气涡轮叶片先进的内外部冷却系统设计方法的消化吸收奠定了基础。     

汽轮机叶轮强度计算方法

叶轮强度分析计算是汽轮机结构设计应用的一个关键环节,对汽轮机转子的安全运行和全寿命管理具有非常重要的意义.采取弹性力学按位移解的方法,根据微元体力的平衡方程、几何方程和物理方程,可计算出叶轮强度.该方法与其它计算方法相比,简便可行,在工程实际中具有一定的实用价值.     

某型TRT机组叶片性能优化设计

某运行高炉煤气余压回收透平发电装置(Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine Unit, TRT)的动叶片是直叶片,机组运行效率不高。在不改变机组进气条件的前提下,通过优化叶型降低流道中的损失,提高TRT涡轮的效率。在给定TRT涡轮通流尺寸的基础上优化动叶片的型线,对原始型线进行三维CFD计算,在原型线的基础上进行优化改进,并针对动叶片的叶身部分做了强度校核计算,优化后机组的总效率提高了1.7%,机组的输出功增加了4.2%。     

燃气轮机透平叶片国产化需解决的关键技术问题

透平叶片是重型燃气轮机的核心部件,实现透平叶片的国产化有着巨大的社会效益和经济效益。但由于历史原因,我国尚未掌握透平叶片的设计和制造技术。本文探讨了透平叶片国产化过程中所需解决的若干关键技术问题,涉及到逆向工程设计,包括:高温合金及涂层等基础材料;气动、传热、结构、强度等多学科交叉分析和优化;精密铸造、特种加工、涂层制备等多种精密加工工艺。研究表明,要实现透平叶片的国产化,需要通过严谨的逆向工程设计才能降低国产化过程中的技术风险,更需要国内在材料—设计—制造—试验等各个环节的企事业单位和科研院所共同合作。     

径向式汽轮机叶轮参数分析及优化

径向式汽轮机叶轮的叶片角度,叶轮进口直径和叶片宽度等因素直接影响着它的蒸汽利用率和机械效率。针对目前径向式汽轮机效率不高,能量损失偏大等问题,以某径向式汽轮机叶轮为研究对象,利用Proe、Ansys等软件对其进行流体域建模,然后进行网格划分、数值模拟、流场分析等一系列工作,分析了该径向式汽轮机的工作效率和损失,并提出了优化叶轮参数的具体方法。     

涡轮叶片疲劳强度非概率可靠性模型

指出了Ben-Haim所提出非概率可靠性模型的不足并对其进行了改进,引入失效域边界的info - gap (information gap)模型拓展了非概率可靠性模型的适用范围.结合等寿命疲劳曲线建立了涡轮叶片的疲劳强度非概率可靠性模型.新模型只需知道强度和应力参数的一般变化范围,不需要相应的概率密度函数,对统计数据量...     

凹坑深度对透平叶片前缘换热的影响

涡轮叶片前缘由于受到燃气的冲击,热负荷较高,其冷却和换热情况极大的影响了燃机的性能,因此是涡轮叶片上最关键的传热区,在对涡轮进行传热设计和计算时必须对该区域予以考虑。设计冲击靶面,对凹坑结构进行冲击,建立模型,通过数值计算分析其冷却效果。通过对凹坑的温度场进行对比分析,给出凹坑深度的变化对冲击靶面换热的影响。对于带凹坑结构,通过凹坑深度分析叶片前缘换热效果,当凹坑深度不太大时,凹坑深度的增加会增强冲击靶面的换热;当凹坑深度增加得较大时,则会明显降低冲击靶面的换热。     

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。