CAE技术在汽轮机高温强度计算中的应用

为分析某百万千瓦超超临界汽轮机高压缸旋转部件在高温以及高离心力载荷下的强度状况,建立高压缸第一级动叶片的模型.根据蠕变试验数据,采用最小二乘法拟合幂蠕变方程中的各个参数,并详细介绍各参数的拟合、优化和验算过程;用CFD分析软件计算流体域内的对流传热系数并插值到有限元计算程序中,分析叶根倒角处危险区域的蠕变应力状况.数据验算结果表明,利用拟合数据计算得到的蠕变应力值与试验值比较接近,证明该方法可靠;CAE计算结果表明,叶根倒角处危险区域蠕变应力考核合格,并且有充足的安全裕量.     

某汽轮机甩负荷运行工况强度分析

为分析汽轮机甩负荷运行时的应力状况,选取某机组高压第一级动叶片和转子轮槽为分析对象,采用有限元法分析在高压蒸汽4个阶段降温冲击下的应力.结果表明,动叶片以及转子材料内应力对温度的变化反应敏感;温度不变时,应力集中处的内应力需要很长时间才能消退并趋于均匀化;在该温度曲线的操纵下,逐步的降温造成应力累加,导致应力峰值呈波浪...     

Denton程序对汽轮机低压缸流场模拟的校核与分析

采用Denton程序的分布体积力模型对某百万千瓦超超临界汽轮机低压缸第四、五级进行了流场联算,并采用Numeca计算结果对其进行校核分析。结果表明:尽管在捕捉流场细节方面稍有差异,Denton程序采用较疏网格计算得到的低压缸总体参数与Numeca结果吻合较好,如流量、效率和压比等。其计算的流场细节在定性分析上具有一定指导意义。鉴于Denton程序快速的流场计算以及对总体性能参数计算的准确性,在汽轮机初始设计阶段可以采用该程序对汽轮机进行流场模拟。     

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.     

百万千瓦级汽轮机转子轮槽蠕变分析

随着汽轮机进汽参数的不断提高和机组效率的提升,转子因高温而引起的蠕变失效将演变成一个大问题而亟须解决。以某百万千瓦超超临界汽轮机中压缸转子为研究对象,采用商用软件ABAQUS,计算了在多轴应力状态下的蠕变应变,并分析了可能影响转子蠕变应变的因素。计算分析表明,在当前设计状态下,转子中心以及轮槽的蠕变应变都能满足设计要求,但转子进汽端蠕变应变对温度较为敏感。所以为了使该区域温度能更加合理的分布,需要做好整机的热力及通流设计。     

整圈阻尼叶片的有限元分析方法研究——稳态应力计算

整圈阻尼叶片是汽轮机动叶片中较为先进的一种长叶片结构形式,其结构强度较高,但是对其进行精细化设计和分析具有一定难度。目前在应用FEA软件对汽轮机整圈自锁阻尼叶片进行结构分析时,仍然存在一些有待澄清的问题,计算结果的准确性也需要进一步的确认。本文承接上篇关于整圈阻尼长叶片频率计算的有限元方法,着重对叶片的应力分析过程中涉及的前处理以及求解过程中的参数设置进行了探讨,希望能够对叶片设计工程师的工作提供参考。     

一种基于混合硬化本构模型的汽轮机轮盘榫槽疲劳寿命预测方法

针对汽轮机转子轮盘的受力特点,以非对称载荷下材料的瞬态应力应变响应为基础,在内变量理论框架下,建立起某型汽轮机轮盘材料的率无关循环塑性本构模型;并结合局部应力应变法,进一步建立了基于混合硬化本构模型(N-5L1)描述平均应力松弛行为的汽轮机轮盘榫槽疲劳寿命预测方法。通过与实验结果相比较,表明混合硬化本构模型能够较好地模拟脉动加载下转子轮盘材料的循环应力应变响应及平均应力松弛行为,由此建立的寿命预测方法可对轮盘榫槽进行较为准确的疲劳寿命预测(与试验寿命误差总体落在1.5倍分散带以内),明显优于基于平均应力松弛经验公式的疲劳寿命预测值。     

整圈自锁叶片的有限元分析方法研究-频率计算

在当前的汽轮机市场应用中,整圈自锁叶片是较为先进的一种长叶片结构形式,但对其设计和分析具有一定难度.目前在应用CAE/FEA软件对汽轮机整圈自锁叶片进行结构分析时,仍然存在一些有待澄清的问题,结果的准确性也需要进一步的确认.本文从整圈自锁长叶片的有限元分析方法入手,着重对前处理以及分析过程中的参数设置进行了探讨,并将有限元数值模拟的结果和试验结果进行了对比,发现在参数设置得当的前提下,FEA手段能够得到和测量结果符合良好的计算结果.     

540mm湿冷末级长叶片强度振动有限元分析

开发了适用于小功率凝汽式汽轮机的540 mm等级全速湿冷长叶片,为了考核叶片的静强度和频率特性,基于Abaqus建立了该叶片周期循环对称有限元模型,施加适当的边界条件和位移约束,计算得到了该叶片在额定转速下的静强度和频率。结果表明,该叶片静强度储备充足,振动特性良好,具备优秀的调频能力,叶片动频实验结果与有限元计算结果吻合,证明叶片能够适应偏周波运行工况。研究成果可为小功率凝汽式汽轮机全速湿冷叶片的开发提供参考。