核电汽轮机1710mm末级长叶片整圈振动特性分析

分别用专用计算程序GRPBLD和大型有限元程序Abaqus对1 710 mm低压末级动叶片的整圈振动特性进行了分析,两种计算方法均准确地预测了1 710 mm叶片的“三重点”共振区域,保证了动频试验的圆满完成,证明通过其设计的1 710 mm叶片是成功的,设计方法是有效的.     

燃气轮机透平动叶异型曲面喷涂程序开发研究

文章用RobotStudio离线编程软件研究解决了机器人在燃机透平动叶片异型曲面上涂层制备的均匀性问题.其方法是首先在RobotStudio软件中建立模拟喷涂工作站,用微积分原理将异型叶身曲面剪截分成16个小部分,用联动计算、轨迹修正、外轴转角修正等优化方法,编制出透平动叶片叶身的喷涂程序.最后,用挂样方法验证喷涂程序,喷涂结果显示涂层厚度在0.11~0.15 mm,非常均匀,证实了编制程序的可喷涂性.     

1200mm末级超长叶片全三维工程设计的数值研究

采用汽轮机全三维粘性流场计算程序,通过优化匹配静、动叶和合理选择流道内的各项气动参数,成功地完成了全速机组超长1200mm末级叶片的工程设计。对设计结果的数值验证表明,后加载的弯扭静叶片使得流道内的流动均匀加速,从而减小叶型与二次流损失,并为动叶提供优化设计方案。在动叶下半部分采用后部加载叶型,在上半部分采用专门设计的超音速叶型,可降低激波及激波与边界层相互作用损失。     

1 200mm叶片的非线性摩擦减振特性

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,其中静叶为变截面空间三维弯扭联合成型叶片;动叶为考虑大变形、附加动应力最小的变截面空间反扭成型叶片;动叶的拉筋和围带设计成自带凸台拉筋和自带围带整圈软联接;叶根方案确定为斜四齿枞树型。在此基础上采用固定界面模态综合法计算了整圈叶片的非线性振动响应。设计与计算结果表明:采用自带凸台拉筋和自带围带整圈软联接结构形式的1200mm长叶片,在外激振力作用下,具有良好的摩擦减振性能。     

舰船燃气轮机高压涡轮动叶多维热耦合设计方法

针对舰船燃气轮机复杂高效冷却叶片设计,基于压力修正算法建立冷却叶片一维管网设计方法;通过快速求解可压缩边界层微分方程获得叶片外换热边界,基于参数化的叶片网格生成方法,采用全隐式有限体积的固体导热求解方法,构建了冷却叶片的耦合传热模型,开发了耦合传热计算程序。对某高压涡轮动叶进行多维热耦合设计,确定冷却流路及冷气分布,通过三维气热耦合计算验证了设计方案的可行性,通过对比分析验证了多维热耦合设计方法对主要流通单元的流量、压力误差小于5%,具备较高的工程应用价值。     

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。     

330 MW空冷汽轮机低压末级712 mm动叶片的设计

为了确保新设计的330 MW空冷汽轮机低压末级712 mm动叶片能够高效、安全和稳定的运行,分别从结构、气动、强度和振动方面对叶片进行优化设计。7年多机组实际的运行考验证明712 mm动叶片达到了预期设计优化的效果。     

用计算机确定动叶片的装配以保证高质量的转子动平衡

本文介绍了作者自己编制的用于动叶片在叶轮上装配的数据处理程序。该程序可在叶片安装前预先考虑叶轮的初始不平衡量,计算出各叶片在叶轮上的最佳位置,该程序计算速度快、精度高,从数万种叶片装配方     

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。     

轴流压缩机的扩压因子流型非等功设计方法及其应用

采用扩压因子的径向分布作为一种非等功设计方法,给出该方法的理论推导和计算公式,并编制相应的设计计算程序和叶片成型程序,根据程序设计了一个轴流风机.利用Numeca/Fine软件对轴流风机进行了模拟计算,并将模拟计算结果与程序设计计算结果进行了比较与分析,结果表明:所推导及编制的设计计算程序和叶片成型程序是合理可行的.在此基础上,讨论了扩压因子流型的一些应用规律.     

核电小堆汽轮机730mm末级叶片的数值研究

简要介绍了哈汽公司全转速核电小堆常规岛汽轮机730mm末级动叶片的设计理念,从气动设计、结构设计和仿真分析等方面介绍了该叶片的数值研究方法,为全转速核电末级叶片的设计及数值分析提供参考。     

大功率空冷机组末三级动叶片的设计及其频率试验

介绍了大功率空冷机组末三级动叶片的设计及其动静频试验情况。通过计算和试验的对比分析,改进了次次末级动叶片的初始设计状态并确定了末三级动叶片围带的最终尺寸。试验表明,大功率空冷机组低压末三级动叶的设计是成功的,叶片能满足空冷机组的长期安全运行要求。     

跨音速压气机叶型的试验研究与计算分析

介绍了可控扩压计算程序计算的压气机叶片数据与吹风试验结果的对照结论，提出采用可控扩压方法设计的燃气透平叶片的气动性能可以通过程序计算模拟。采用该方法不但可以减少试验费用，同时可以大大缩短新型叶片的开发周期。该成果可应用于一般联合循环用的燃机设计中。     

汽轮机叶根动强度设计的探讨

本文应用SAP5程序分析了323mm叶片、T型叶根的振动特性和应力集中情况,并讨论了汽轮机叶根的静强度和动强度校核问题。     

运用现代CAE工具开发大容量汽轮机的关键部件——末级长叶片

末级长叶片是汽轮机机组的关键部件之一.汽轮机的效率和末级叶片的排汽面积(叶片高度)息息相关.近年来伴随着高参数汽轮机以及半转速大容量汽轮机在国内的推广应用,一系列长度为1 000 mm以上的全速长叶片以及1 600 mm至1 900mm等级的半速长叶片的开发都被提上了议事日程,其中1 710 mm叶片是一个已经实际开发成功的产品.以其为例对长叶片开发所涉及的方法,包括一些针对长叶片的新思路,进行阐述,重点对采用现代CAE工具开发长叶片的过程进行了论述.通过比较不同方法得到的计算结果以及试验结果,证明当前将商业CAE程序应用到长叶片的工程研发领域,可以同时满足精度和效率的要求.     

舰船大功率轴流压气机气动设计研究

基于建立的舰船大功率多级轴流压气机气动设计体系,开展了舰船用某型大功率燃气轮机压气机设计研究,完成了6级轴流压气机的气动设计。进行了一维反问题设计、一维特性计算分析、S2反问题计算、叶片造型以及三维CFD计算分析。各级载荷分布从前面级到后面级逐渐降低,叶展方向按照等压比分配以避免径向掺混损失过大,S2设计并没有严格遵循传统的设计规律(等环量、等反动度等),而是基于一维设计方案通过不断调整优化获得的。根据CDA的特点,开发了可用于工程应用的叶片造型程序,可实现不同中弧线、不同厚度分布调节,能够实现叶片弯、掠等功能。三维数值模拟结果表明,考虑动叶叶顶具有0. 5 mm间隙的情况下,6级压气机设计点效率达到89. 75%,设计转速下的喘振裕度为22. 5%,同时具有较好的变工况性能。     

某燃气轮机压气机叶片振动特性研究

针对某燃气轮机压气机叶片断裂故障,通过理论计算和试验方法,对故障级叶片在与轮盘耦合条件下的振动特性进行了研究分析。理论计算叶片动频时考虑了旋转离心力和温度载荷的影响,利用有限元计算程序ANSYS WORKBENCH循环对称分析功能和接触分析功能,完成了压气机叶片振动分析,通过坎贝尔图得到叶片1阶弯曲共振转速为6 900 r/min。随后,在整机状态下,利用非接触式微波测量方法,对该级动叶进行了振动测试,获得的叶片1阶弯曲共振转速为6 988 r/min,实测得到的共振转速与理论计算结果吻合,为故障的进一步排查提供有利的理论和试验依据。     

某燃气轮机压气机叶片振动特性研究

针对某燃气轮机压气机叶片断裂故障,通过理论计算和试验方法,对故障级叶片在与轮盘耦合条件下的振动特性进行了研究分析。理论计算叶片动频时考虑了旋转离心力和温度载荷的影响,利用有限元计算程序ANSYS WORKBENCH循环对称分析功能和接触分析功能,完成了压气机叶片振动分析,通过坎贝尔图得到叶片1阶弯曲共振转速为6 900 r/min。随后,在整机状态下,利用非接触式微波测量方法,对该级动叶进行了振动测试,获得的叶片1阶弯曲共振转速为6 988 r/min,实测得到的共振转速与理论计算结果吻合,为故障的进一步排查提供有利的理论和试验依据。     

火电机组“热电解耦”后低压末级叶片动应力分析

电厂"热电解耦"后低压末级叶片处于小容积流量运行状态,叶片流场将发生变化,叶片沿叶高的热力参数将重新分布,汽流在动叶片根部和静叶栅出口顶部区域出现脱离,形成涡流,在小容积流量下,叶片流场涡流分布较多,低压末级叶片动应力会出现"突增现象",此时的动应力比设计工况要大约5～10倍,如果还是按常规算法给定激振力,是算不出动应力"突增现象"。研究了叶片在小容积流量下动应力计算方法,并得到与实验结果趋势相吻合的变负荷动应力曲线。     

运用现代CFD方法设计高效率的汽轮机(续前期)

论述了运用现代计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)技术设计高效率汽轮机的方法,典型应用的实例有全三维叶片级流场、叶片汽封和排汽蜗壳计算。计算结果和实际是相符的。进一步对结构性单元和非结构单元程序的计算结果进行了比较,已证明,非结构单元CFD程序用于复杂形状的流场计算时,结果与实际相当一致,并具有独特的功能。