某级压气机转子叶片高周振动疲劳强度储备分析研究

为完成某型燃气轮机压气机新设计转子叶片高周疲劳储备分析,采用基于叶尖定时法的激光非接触测量方法对该级转子叶片进行了振动应力测试,并结合理论计算和转子叶片高周疲劳极限试验,获得每一只叶片的高周振动疲劳强度储备,创新性地一次性完成了某级压气机新设计转子叶片振动疲劳性能的全面评估。研究表明:理论计算得到的叶片1阶弯曲共振转速为4 393 r/min,实测叶片在机组全部运行工况下的共振转速区间为4 276～4 435 r/min,叶片振动应力范围为54～123 MPa;试验实测得到的置信度满足95%及误差限度5%下叶片中值疲劳极限为730 MPa,推算得到99.99%高存活率下叶片高周疲劳极限约为660 MPa;结合叶片静强度分析结果、叶片材料的抗拉强度值、叶片振动应力值和99.99%高存活率下叶片的疲劳极限值进行计算,其高周振动疲劳强度最低储备为4.61,共振转速区间处于机组运行的过渡工况,满足设计要求。     

离心压气机叶轮边缘断裂有限元分析

针对涡轮增压器离心压气机叶轮轮盘边缘断裂故障,建立压气机三维模型,进行有限元强度分析和有限元模态分析,得到压气机叶轮的应力分布、固有频率和模态,并绘制了叶轮振动的Campbell图。有限元计算结果分析表明:材料强度不是造成叶轮轮盘边缘断裂的原因,叶轮在61 550r/min转速附近工作会和叶片旋转产生的气动激振力发生共振,导致叶轮轮盘边缘断裂。对叶轮几何参数进行了优化,优化后叶轮轮盘边缘断裂故障得到了解决。     

车用涡轮增压器压气机叶轮强度计算与分析

通过对车用增压器压气机叶轮内应力特点的分析,确定了叶轮强度的计算方法,介绍了利用有限元分析软件对叶轮内部应力进行分析的过程,并就强度分析中的关键步骤和技术难点进行了讨论。通过有限元计算结果分析,找到了车用增压器压气机叶轮应力集中的位置,研究了如何利用几何参数的修改来减小集中应力。计算并讨论了叶片气动载荷和温度场对压气机叶轮应力的影响,建立了车用增压器压气机叶轮强度分析的过程和方法。     

贫燃催化燃烧燃气轮机压气机的设计及其性能分析

分析了贫燃催化燃烧燃气轮机系统中压气机的结构特点,设计了低出口宽径比、高比转速的压气机叶轮,并采用数值计算和试验2种方法预测了其工作性能.结果表明:数值计算与试验结果基本吻合,该压气机在全工况下达到设计要求,且2种结果的高压比区域、高效率区域均远离喘振线;低宽径比、高比转速压气机的设计点在高效区;随着转速的提高,此压气机的压比特性曲线在小流量区增长的趋势明显;采用低宽径比、高比转速设计的负面作用是增大了叶尖相对马赫数.     

单级离心压气机气动性能预测与优化设计

为了提升低转速工况下压气机的气动性能,采用人工神经网络与遗传算法相结合的优化方法对某单级离心压气机离心叶轮的弯特性进行优化计算。利用NUMECA软件对该离心压气机进行了不同转速的数值模拟,得到压气机不同工况下的气动性能。通过设置不同控制参数和曲线形式对离心叶轮叶片进行参数化拟合,以8个改变叶片弯特性的参数为自由参数进行了叶型优化设计,最终得到了优化后的叶轮叶片。结果表明:优化后在低转速的设计工况下离心压气机压比增加了4.69%,稳定裕度拓宽了17.41%。     

压气机叶轮强度三维有限元计算分析

本文用三维有限元计算方法对某增压器压气机叶轮进行强度分析,计算了叶轮的应力和变形,并提出了提高叶轮结构强度的方法．     

压气机叶轮强度三维有限无限元计算分析

本文用三维有限无限元计算方法对某增压器压气机叶轮进行强度分析，计算了叶轮的应力和变形，并提出了提高叶轮结构强度的方法。     

涡轮增压器整体式压气机叶轮超速处理剖析

国外公司在其系列增压器中开始采用整体式压气要叶轮。本文论述了对整体式压气机叶轮经超速试验后的应力分布进行计算的塑性有限元法，及确定叶轮最佳超速转速、预应力处理的效果的方法。本文还就叶轮在超速试验过程中的塑性变形情况，介绍了适用于整体式叶轮超速试验的一种弹簧压紧工装，并论述了此工装的优点。     

立式锅炉下脚圈的强度分析与试验研究

本文介绍了立式锅炉U型下脚圈强度的理论分析,有限元计算与冷热态应力测试结果,指出我国现行强度计算标准给出的强度计算公式过于保守;还介绍了角焊缝H型下脚圈的冷热态应力测试与低周疲劳试验结果,指出H型下脚圈有足够的低周疲劳强度。     

10Cr转子钢的低周疲劳特性试验研究

对国产转子钢14Cr10NiMoWVNbN和国外同种转子钢TOS107的拉伸性能及低周疲劳特性进行了试验研究,将国产和国外转子钢的循环特性、循环应力-应变特性及应变寿命特性进行了对比.结果表明:在室温及600℃下,国产和国外转子钢的拉伸强度无明显差异;国外转子钢的低周疲劳强度略优于国产转子钢.根据593℃下国产转子钢低周疲劳寿命的试验结果,通过虚拟应力转换并选取合适的安全系数,得到了10Cr转子的疲劳设计曲线,该曲线可用于估算10Cr钢制转子的疲劳寿命.     

某压气机轮盘破裂转速分析与试验验证

为研究轮盘破裂转速分析方法并提高破裂转速预测精度,基于平均应力法和极限应变法对某型大功率燃气轮机压气机轮盘破裂转速进行分析。通过后续开展的轮盘超速及破裂试验,对轮盘应变、残余变形及起始破裂位置进行了验证。研究结果表明：轮盘破裂转速分析结果与试验相符,压气机轮盘的主要破裂形式为子午面破裂;与平均应力法相比,极限应变法预测精度更高,并且可以准确预测起始破裂位置。     

Parametric studies on a desiccant assisted air-conditioner

The desiccant assisted air-conditioners yield lower humidities in the conditioned space compared to the conventional systems. In this paper, the effects of design variables of the air-conditioner, namely supply airflow rate, compressor pumping capacity (compressor speed) and desiccant wheel speed on its performance are studied. It is found that an optimum wheel speed of about 17.5 rph exists at which both moisture removal capacity and COP are maximum.     

Temperature field analysis of tangential clearance leakage flow for scroll compressor based on fuzzy ridgelet finite element method

To improve the computing precision and efficiency of temperature field analysis in tangential clearance of scroll compressor, the ridgelet finite element method is combined with fuzzy finite element method to construct the fuzzy ridgelet finite element method of analyzing temperature field in tangential clearance. First, the related research progresses on heat transfer of scroll compressor, wavelet finite element method, and fuzzy finite element method are summarized. Second, the leakage flow model of tangential clearance in scroll compressor is studied in depth. Third, the heat transfer model of leakage flow in tangential clearance of scroll compressor is established, and then the fuzzy ridgelet finite element model is constructed, the fuzzy finite element model is transformed to the random model based on information entropy, the corresponding calculating procedure is designed. Finally, the simulation analysis is performed based on fuzzy finite element method, fuzzy Daubechies wavelet finite element method, and the fuzzy ridgelet finite element model, respectively, comparing analysis between simulation and test results shows that the fuzzy ridgelet finite element method has best computing effectiveness on temperature field analysis of tangential clearance of scroll compressor. In addition, the tangential clearance temperature of scroll compressor with and without water cooling has been analyzed based on the fuzzy ridgelet finite element method, and the results show that the water cooling system can reduce the temperature in tangential clearance greatly.     

增压器压气机三体接触问题的研究

涡轮增压器是机车柴油机的重要部件之一。增压器压气机叶轮、轴套和轴采用过盈配合技术联成一体,这是典型的三维多体接触问题。以某柴油机涡轮增压器的压气机为例,采用有限元参数二次规划法,并结合多重子结构技术分析求解叶轮与轴套、轴套与轴的三维弹性接触问题,利用JIFEX程序,针对不同的过盈量、转速和轴套壁厚进行了大量计算,获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的相应分布规律,以作为设计、制造时参考。     

Study on heat transfer of leakage flow in tooth tip clearance for single screw compressor based on fuzzy contourlet finite element method

Heat transfer of leakage flow in tip clearance will reduce the working performance, and therefore it is necessary to study it in depth. To improve the computing effectiveness of heat transfer of leakage flow in the tooth tip clearance of the single-screw compressor, the fuzzy contourlet finite element model is constructed by combining the contourlet finite element method and fuzzy finite element method. First, the related research progresses are summarized. Second, heat transfer model of leakage flow in the tip clearance of single-screw compressor is constructed. Third, the fuzzy contourlet wavelet finite element model is established. Finally, heat transfer simulation of leakage flow in the tip clearance of single-screw compressor is performed, and the variables with fuzziness are chosen, which are transformed to random variables based on information entropy theory. The comparing analysis among simulation analysis and test results is performed, and results show that the contourlet finite element method has highest computing precision and efficiency. In addition, the temperature of leakage flow in the tip clearance (L1) is also obtained, and results show that the fuzzy contourlet wavelet finite element method can effectively obtain the temperature distribution rules with fuzziness.     

单叶片强度分析及整圈叶片动频计算

根据国内外同行多年设计经验,综合考虑安全性、经济性与工艺性,设计了1200mm长叶片的结构。在此基础上,应用有限元方法,建立了单叶片的有限元模型,在3300 r/min超速运行条件下,分析了叶片的静应力。计算结果表明,在超速情况下叶片强度是安全的;应用有限元商用软件ANSYS,采用接触边界法,建立了整圈叶片模型,计算了整圈叶片的动频率,得到叶轮的三重点共振转速M3为2802 r/min,由于叶片的工作转速为2820 r/min~3 090r/min,因此在该区间无三重点共振,叶片振动是安全的。     

车用涡轮增压器涡轮叶轮减重结构优化

以车用增压器JP60涡轮叶轮为研究对象,基于最优化设计的原理,在不改变叶型及流道并保证涡轮叶轮结构强度的基础上,利用ANSYS优化设计模块及APDL语言编制用户程序,以涡轮叶轮重量最小为目标对增压器涡轮叶轮进行了减重结构优化.在此基础上考虑涡轮叶轮铸造和装配工艺等因素,确定了新型的减重涡轮叶轮结构,使得涡轮叶轮重量减少了6.9 %.优化后的涡轮叶轮结构不仅节省了材料的消耗,同时使得涡轮增压器转子质量分配进一步趋于合理,有助于提高增压器轴系的机械效率和可靠性.强度校核及寿命分析表明,优化结果满足使用要求.     

车用涡轮增压器压气机叶轮振动特性分析

利用CAD软件对增压器的压气机叶轮进行了三维实体造型,并运用有限元分析软件I-DEAS对叶轮进行振动特性分析,得到了叶轮在不同转速下的固有频率值及相应振型,通过Matlab软件绘制Camp-bell图,找到了叶轮容易发生共振时的转速和激振频率.从而为该增压器叶轮的优化设计提供依据.