轴流式水轮机叶片刚度和强度有限元分析

轴流式水轮机转轮叶片进出口边与枢轴法兰连接的根部易出现应力集中。本文利用ANSYS有限元计算程序对某轴流式水轮机叶片的刚度和强度进行详细的计算分析，提出开应力缓冲槽的改进方案，并进一步探讨应力缓冲槽的形状、大小对降低应力集中效果的影响；在此基础上，提出加大叶片与法兰交接处过渡圆弧的改型方案，对改型前后叶片的应力、变形及模态分析表明，改型后的叶片应力集中显著改善，刚度和固有频率变化较小。     

水轮机转轮叶片应力腐蚀实验研究

本文阐述的是作者对某水利发电厂水轮机叶片断裂的实际问题，在水轮机叶片上取样，加工成试样，对试样进行应力腐蚀实验，为分析水轮机叶片的断裂原因提供依据。     

部分负荷下混流式水轮机转轮叶片变形对流场的影响

将CFD流动分析软件与结构刚强度软件有机结合,对混流式转轮在不同工况下的流动进行分析。通过程序将流场参数加载到结构分析软件上,对变形后的叶片再次进行网格划分流场计算,并计算出混流式转轮叶片上的应力和变形,详细分析了转轮变形后的流场,达到了真正意义上的流固耦合。研究结果表明:最大应力发生在转轮叶片的出水边与上冠的连接处,应力集中较明显,易于发生疲劳破坏。产生最大变形的部位是转轮叶片的出水边与下环的连接处,且从上冠到下环变形量逐渐增大,即此部位就是叶片振动的敏感区域;转轮变形后对水轮机内部流场的影响表现在叶片进口边头部压力增大,叶片出口边靠下环处流速增大、压力下降,空化性能降低。变形后的流场使得尾水管内部的涡带产生、紊动加剧,说明叶片变形后对水轮机内部流场的影响是引起水轮机裂纹和振动的真正原因。     

基于Pro/E软件平台的混流式水轮机转轮叶片形状拟合

根据混流式水轮机叶片设计方程，基于Pro／ENGEINEER软件设计平台，对混流式水轮机叶片进行了形状拟合，得到了叶片拟合形状，完全符合叶片加工的工艺要求，也为研制水轮机修复专用机器人提供了研制条件。     

水轮机叶片加工机床床鞍的动静态有限元分析

为了提高水轮机叶片的加工质量,对水轮机叶片加工机床床鞍的动静态性能进行有限元分析。对水轮机叶片加工机床床鞍进行三维建模、网格划分,依据水轮机叶片加工机床床鞍在实际工作情况下受到的载荷及约束,建立床鞍的仿真模型,研究床鞍的静刚度和模态性能,并通过实验证实了模态分析结果的准确性。通过对水轮机叶片加工机床床鞍进行动静态有限元分析,为床鞍结构优化设计提供了有益的参考。     

基于单向流固耦合的潮流能水轮机叶片强度及模态分析

叶片作为潮流能水轮机叶轮的关键部件,在其工作过程中受到水流的作用力,会对其安全性与稳定性有一定的影响。文中基于Workbench,先用CFX软件对水平轴潮流能水轮机叶轮在正常流速和最大流速情况下所受流体作用力进行了稳态数值模拟;然后在Workbench内完成流体域和结构域两个物理场之间数据的传递,采用单向流固耦合的方法将流场载荷施加到叶片结构上并对其进行了强度分析,得到了叶片变形及应力的变化情况;最后对叶片进行了模态分析,得到叶片各阶模态振型、频率及最大变形量,并且对结果进行了分析。     

贯流式水轮机转轮叶片参数化设计与优化

在水轮机进行优化设计的过程中,参数化表达水轮机叶片所需变量多,且优化过程计算量大,针对这些问题,提出了一种水轮机转轮叶片优化设计方法。首先,采用计算流体力学(CFD)技术,对模型水轮机进行了数值模拟;然后,采用二次曲线对水轮机叶片翼型曲线进行了参数化拟合,通过改变叶片的部分位置的比例系数,对叶片形状进行了控制;通过CFD数值模拟技术,计算了不同参数下的叶片在相同工况下的计算结果,并生成了样本空间;通过反向传播神经网络(BPNN)和遗传算法,对水轮机的效率和水力性能进行了优化计算：最后,对得到的优化结果进行了CFD数值模拟计算,并将其与原型叶片进行了对比分析。研究结果表明：优化后的贯流式水轮机效率提高了2.5%,叶片的压力分布情况得到了有效的提升;该结果证明,采用该方法优化叶片翼型曲线是有效的,并具有实际的工程应用价值。     

基于CFX数值模拟的水轮机转轮叶片优化设计

介绍了水轮机转轮的优化方案,基于ANSYS-CFX11.0仿真软件对混流式水轮机转轮叶片的三维流动及能量分布进行了数值计算、模拟仿真,重点对削薄后的转轮叶片进行了数值模拟和分析。     

水轮机转轮叶片应力腐蚀实验研究

本文阐述的是作者对某水利发电厂水轮机叶片断裂的实际问题,在水轮机叶片上取样,加工成试样,对试样进行应力腐蚀实验.为分析水轮机叶片的断裂原因提供依据.     

水轮机转轮叶片应力腐蚀实验研究

本文阐述的是作者对某水利发电厂水轮机叶片断裂的实际问题,在水轮机叶片上取样,加工成试样,对试样进行应力腐蚀实验.为分析水轮机叶片的断裂原因提供依据.     

叶片包角对可逆式泵性能影响的数值研究

为了有效利用能源,将泵在透平工况下运行回收高压液体能量,是节能技术的研究方向之一。叶片包角是可逆式泵设计时的主要参数之一。以比转速72的离心泵为研究对象,分别对不同叶片包角的叶轮进行了泵和透平工况的全流场数值研究。研究结果表明:对于可逆式泵,存在最佳叶片包角使泵的效率最高。随着叶片包角的增大,泵工况下的流量扬程曲线更加陡峭,轴功率逐渐减小;透平工况下的扬程、轴功率逐渐增加,流量扬程,流量轴功率特性曲线越来越陡峭。流场分析结果表明,叶片包角的增加,有效的改善了叶轮内部流场分布,使泵内部的流场分布更加均匀,研究结果对于可逆式泵的设计具有一定的指导意义。     

锯切参数与锯片结构对锯片临界载荷影响的有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件,对金刚石圆锯片进行了屈曲分析,讨论了锯切转速、锯片厚度、锯片直径以及锯片结构对临界载荷的影响规律,为薄圆锯片的结构设计和锯切参数优化提供了参考依据。     

水轮机载荷的新编谱法

水轮机承受的是随机载荷,因此载荷谱就成为设计水轮机的重要依据。目前我国许多单位想运用二维流动或三维流动的理论来研究转轮叶片上的压力谱,从压力谱得到应力谱,但至今尚未提出一个工程上可以接受的载荷谱。本文从发电厂实测中得出,转轮叶片应力随水轮机组出力的增加而增大,在同一水头下,最大主应力的平均应力与水轮机组出力成线性关系。另外从典型水电站机组出力的调查统计分析又发现,混流式水轮机的出力属于韦布尔分布函数。因此,从机组出力分布,计算出叶片应力分布,最后得到水轮机的载荷谱,这是一条既经济而有效的新编谱途径。     

基于ANSYSWorkbench的液压支架推移杆有限元分析

通过在SolidWorks中对液压支架推移杆进行三维实体建模和在ANSYSWorkbench中的有限元分析,不仅得到了井下3种常见工况下推移杆上最大应力和最大变形量以及其存在的危险部位．还找到了推移机构初步设计的结构缺陷,结果证明在机械零部件设计中应力集中不可忽略。     

极端服役环境下的风电机组塔架结构参数优化研究

以大型风电机组塔架为对象,开展了极端服役环境下的塔架结构参数优化设计研究。采用壁厚分段式线性变化结构对塔架进行描述,介绍了基于BEM理论的风电机组气动载荷分析方法,运用有限元仿真分析塔架结构参数与极限载荷作用下的应力以及结构参数与固有频率的关联特性,采用支持向量机(SVM)方法分别构建了结构参数与应力、固有频率的快速计算模型。以质量最小为目标,强度、固有频率和边界条件为约束对塔架结构参数进行了设计优化,引入遗传算法(GA)进行优化求解。对某2MW风电机组塔架进行实例设计研究,结果表明优化后的塔架质量减小3.5%。      

有限元法在透平叶片振动研究中的应用

以透平叶片振动分析理论为基础,对实验室的等截面直叶片分别通过理论法和有限元法求解其前7阶的切向弯曲自振频率并加以比较。利用有限元法对叶片及顶部围带相互连接的叶片组在不同转速下进行模态分析,得到叶片及叶片组动力刚化效应振动模态数值分析结果,并对结果进行了分析比较。对于顶部围带不连接的叶片组,利用有限元法通过构造弹簧模型来处理顶部围带的接触问题,所得结果真实反映了汽轮机运行过程中围带的碰撞和叶片的振动情况。     

某型发动机涡轮叶片的蠕变寿命分析

针对某型航空发动机的涡轮叶片,开展了应力计算,进行给定转速和温度场条件下的弹塑性有限元分析,得到应力场;对叶片上的危险位置和最大应力值进行分析,计算提高工况时的涡轮叶片的应力场,分析温度场提高和转速提高对叶身应力分布的影响和最大应力值的变化程度;针对温度场和离心载荷分析计算的结果,对于涡轮叶片结构设计、故障预防维修以及航空发动机整体可靠性有重要意义。     

随钻测井用井下发电机系统的涡轮设计

对随钻测井系统中井下涡轮发电机的关键部件进行了研究.首先,建立了一种水力性能较高的涡轮模型;然后,基于计算流体力学(CFD)理论,采用Fluent软件对不同叶片参数的涡轮模型进行了紊流流场研究,并分析了流量、转速对涡轮流场的影响;最后,通过涡轮发电机地面单向水利实验验证了流量、转速、负载与涡轮发电机输出电压的关系.仿真结果表明:15叶片、叶片进口角30°以上、出口角45°以下、中弧线圆弧半径40mm以内对应的涡轮模型水力性能较好,但水力效率过高也会降低涡轮的工作寿命,因此,在一定范围内增大流量、转速对提高涡轮水力效率具有积极影响.所建立的涡轮模型能够提高涡轮的输出功率并保证其工作寿命.