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.     

带冠叶片碰撞减振机理研究

通过对带冠叶片边界非线性条件的研究,建立了全新的带有碰撞阻尼的叶片三维实体单元有限元模型.对计算分析与试验结果进行了对比,验证了叶片的计算模型的计算精度,进而对两只平板叶片在不同间隙、激振力幅值和频率条件下的特性进行分析,结果表明:随着叶冠间隙、激振力幅值和激振力频率的增加,叶片出现明显的频谱分量;具有碰撞条件的叶片可以抑制外力做功,叶片动应力可以通过叶冠参数的调整进行控制.     

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.     

基于谐波平衡法的自带冠成组叶片接触碰撞系统稳态解

针对自带冠叶片组成的成组叶片,采用Hertz接触理论和悬臂梁连续模型建立了成组叶片接触碰撞状态下的非线性动力学模型,并考虑了气流激振力和叶片的惯性力对成组叶片振动的影响。利用Galerkin模态截断方法对该系统进行降维处理,用谐波平衡法计算了当各叶片取第1阶模态后降维系统的解析解。     

汽轮机自带冠导叶片精铸工艺实践

介绍了自带冠导叶片精铸工艺方案，分析了存在的问题。     

透平叶片干摩擦阻尼减振研究综述

利用干摩擦阻尼对叶片进行减振是一种简单而又行之有效的方法,广泛应用于航空发动机、电站汽轮机、燃气轮机等涡轮机的叶片上。结合国内外研究成果,本文从阻尼叶片结构分析模型、接触面摩擦模型、接触运动学模型、干摩擦阻尼叶片响应求解方法等几个方面来介绍该领域目前的发展状况,阐述了常见的各种模型及分析求解方法的利弊,最后展望该领域值得更进一步深入研究的几个关键问题。     

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.     

透平叶片几种减振结构的阻尼特性试验研究

提出了一种叶片减振结构阻尼的测量和分析计算方法。对设计的4种减振结构的阻尼特性进行了实验研究和分析，表明：减振阻尼结构能有效增加透平叶片的阻尼。减振结构的阻尼与结构的几何形状有关，与结构之间的相对间隙有关。随着相对间隙从零增加至足够大的过程中，减振结构的阻尼性质和阻尼的大小都发生了较大变化。当相对间隙处在特定范围内时，阻尼系数达到极大值．碰撞减振结构使叶片的振动形态复杂化。引起叶片的拍振现象。图5参8     

减振算法研究及其在轴流压缩机叶片中应用

附加粘弹性阻尼材料是控制能源工程核心机械装置振动有效手段。有关的振动特征值计算较为复杂,但又特别重要。考虑装置阻尼特性在大范围内变化的可能性,为装置特征值的变化特性作出可靠分析,提出了具有统一计算格式的高阶摄动模型。通过对压缩机叶片的研究表明,该模型结果可靠,较易于计算程序实现,便于推广应用。     

新型阻尼结构叶片振动特性试验研究

干摩擦阻尼结构被广泛应用于透平叶片中来降低其振动应力。文章设计并搭建了干摩擦阻尼块结构叶片振动特性测试试验台,通过测量一新型阻尼结构叶片的振动响应值,获得了不同激振力及模拟离心力转速下叶片频率响应曲线及模态阻尼比。试验结果表明：当激振力较小时（4N、5N和6N）,叶片的共振频率随模拟离心力转速的上升而不断增加,而模态阻尼比则先增加再减小,在40％模拟离心力转速工况下模态阻尼比最大,叶片减振效果最好;当激振力较大时（12N、18N和24N）,叶片振动更加剧烈,使得阻尼块接触刚度降低,叶片的共振频率接近自由叶片固有频率,而模态阻尼比随着模拟离心力转速的上升不断降低。     

发动机气门落座阻尼研究

在发动机配气机构中,以往气门落座过程中定阻尼的动力学模型落座速度计算结果与试验结果差别较大。为此,我们设计气门模拟落座碰撞过程,计算分析气门落座过程内、外阻尼。计算结果表明,落座过程是一个非线性随机过程,且落座阻尼并非定值;振动周期和落座速度没有明显关系,但气门落座外阻尼随落座速度增大而增大,且在落座过程中,气门外阻尼要比内阻尼大;而且在气门落座过程,主要的能量靠外阻尼耗散,为配气机构动力学计算提供了良好的参考。     

周向长弧形弹簧双质量飞轮阻尼特性研究及其试验验证

通过分析车辆行驶时各种工况下扭振频率和振幅的区别,得出周向长弧形弹簧双质量飞轮扭振阻尼器(DMF-CS)工作时理想的阻尼特性。结合机械系统动力学和摩擦学原理,推导出DMF-CS黏性阻尼特性数学解析式。研究与试验结果表明:车辆正常行驶时,主次飞轮间转角有小幅振动,DMF-CS形成局部减振特性,表现出较低的刚度及阻尼特性;当发动机转速通过传动系统共振区时,主次飞轮间产生较大的转角,DMF-CS形成整体减振特性,表现出较低刚度和高阻尼特性;发动机加载过程中,主次飞轮间转角变化较大并伴随着低频振动,DMF-CS表现出低刚度和较高的阻尼特性,通过摩擦耗能的方式减小振幅。DMF-CS阻尼特性能够很好地满足车辆行驶要求,同时试验结果与理论计算结果较吻合,验证了理论分析结果的正确性。     

阻尼拉金结构的长叶片透平级气动性能数值研究

文章采用商用计算流体动力学软件ANSYS—CFX数值求解Reynolds—Averaged Navier-Stokes（RANS）方程和标准k-ε紊流模型方法数值研究了考虑阻尼拉金结构的汽轮机长叶片透平级的气动性能．分别计算分析了无阻尼拉金结构、椭圆型阻尼拉金结构和流线型阻尼拉金结构的汽轮机长叶片透平级的流场特性．详细分析了阻尼拉金对长叶片透平级气动性能的影响特性。研究结果表明：阻尼拉金的存在对长叶片流场的影响主要位于叶片吸力面附近。采用椭圆型拉金及流线型拉金长叶片的透平级与无拉金的情况相比,透平级等熵效率分别降低0．313％和0．206％．采用流线型阻尼拉金后透平级等熵效率比椭圆型拉金提高0．107％．相比于椭圆型阻尼拉金结构的长叶片．流线型阻尼拉金结构在其尾缘处的分离涡基本消除．拉金尾缘处的流动损失减少。     

平行冠涡轮叶片的干摩擦减振数值模拟

利用叶冠之间的干摩擦力产生的阻尼,是一种抑制叶片振动、降低叶片动应力的有效手段.本文以某型汽轮机中压第一级动叶片为研究对象,建立了带平行冠叶片的Sgn干摩擦阻尼模型,将叶冠接触面之间的干摩擦力转换为等效刚度和等效阻尼.计算了其在不同预扭量条件下的动应力,分析了不同预扭量的减振效果.计算结果表明:采用0.4mm的预扭量,叶片的动应力数值较无预扭情况下减小约50%,预扭工艺的减振效果明显.进一步增进预扭量,动应力减小的幅度非常有限(＜5%),目前采用的预扭量是较为合理的.     

水利工程PPP项目合同柔性调节机制研究

PPP项目实施过程中,政府和社会资本就未约定风险责任的风险事件或非预期风险事件的责任分担进行再谈判是不可避免的。在细化项目运作流程的基础上,结合水利工程PPP项目的专业特点,分析了水利工程PPP项目的合同柔性,构建了水利工程PPP项目合同9种柔性调节机制,对合同结构不完备和外部环境影响造成的风险进行再分担,确保PPP项目的顺利实施。研究成果可为水利工程PPP项目合同执行提供理论参考。     

Numerical Analysis and PIV Measurements of Tip Vortex in an Axial Rotor with Skewed-Swept Blade at Its Leading Edge

Based on the characteristics of axial fans of outdoor units of centralized air-conditioners, using the finite-volume method, applying three-dimensional steady Reynolds-averaged Navier-Stokes equations coupled with Spalart-Allmaras turbulence model equation, and adopting SIMPLE algorithm, numerical analysis is made and applied to analyze the internal flow field of axial rotors with skewed-swept blade at its leading edge. This numerical simulation mainly investigates the formation and development of the tip vortex. Based on the tip vortex characteristics that have been captured, the internal flow numerical results are compared with those obtained by the PIV experiments. This comparison indicates a good agreement between numerical results and PIV results, thus proving the validity of the numerical simulation. In addition, based on the internal flow analyses of the axial rotor with skewed-swept blade at its leading edge, different flow phenomena features are presented. These flow features can be used for further improvements of the present rotor performance characteristics.