水轮机转轮叶片力学分析研究

发布时间：2021-08-31 08:57

　　水轮机转轮叶片受力复杂,常发生疲劳裂纹,影响机组输出效率,甚至产生部件破坏而影响运行安全。为此,本文采用单向流固耦合方法计算水轮机转轮叶片所受应力,分别构建静力学和动力学模型,采用静力学分析和模态分析识别水轮机转轮叶片应力状态及变形情况。分析结果表明:水轮机转轮叶片的长、短叶片共振区域多位于出水边中部,其最大变形量分别处于[2.628 3,4.705 8] mm和[1.622 6, 4.038 3] mm范围内,这些区域在水轮机叶片的裂纹检修、维护保养和设计改进时需要重点关注。 

【文章来源】：热力发电. 2020,49(09)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

水轮机转轮结构

将建立的水轮机全流道有限元模型装配到一起，并进行网格划分，全流道网格划分如图2所示。图2中尾水管流体区域和蜗壳流体区域采用六面体网格划分，转轮流体区域和叶轮流体区域采用四面体网格划分。尾水管、蜗壳、转轮和叶轮4个流体区域的网格划分数据见表1。3）边界条件设置

对全流道进行稳态分析，以k-湍流模型为基础，图3为边界条件设置。设置流体介质为H2O，设定蜗壳、尾水管、叶轮流域为静止流域；转轮流域为旋转流域，旋转速度为380 r/min。设定蜗壳入口为水流入口，尾水管出口为水流出口，其余为无滑移光滑壁面。入口边界选择质量流量类型，并设定为4 612 kg/m3，出口设置相对静态压强为0。转轮流域与尾水管流域、转轮流域与叶轮流域的交界面设定为Frozen-Rotor模式，交界面的网格连接为GGI模式。求解设置为迎风模式（Upwind），求解精度为一阶，时间步长为timescale=1 rad/rotorspeed，残差设置为1.0×10–4。4）流体分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD的水轮机叶片优化设计研究[J]. 董爽,桂林,韦晶.  吉林水利. 2020(01)
[2]波浪作用下安装深度对水平轴潮流能水轮机水动力性能的影响研究[J]. 袁鹏,梁兰健,王树杰,司先才,谭俊哲,黎江.  海洋技术学报. 2018(03)
[3]变偏角垂直轴水轮机艏摇运动水动力分析[J]. 徐刚,王树齐,朱仁庆,张亮.  哈尔滨工程大学学报. 2018(02)
[4]水泵水轮机泵工况空化特性与转轮受力分析[J]. 李琪飞,张正杰,李仁年,王仁本,李光贤,龙世灿.  农业机械学报. 2018(01)
[5]高水头水轮机球阀压力试验封头受力分析[J]. 刘晶石.  阀门. 2014(04)
[6]水轮机转轮叶片裂纹成因及对策分析[J]. 戴鼎章,司亮.  中国新技术新产品. 2011(03)

硕士论文
[1]水泵水轮机内部流动模拟及分析[D]. 刘凯华.华北电力大学(北京) 2017



本文编号：3374609