某燃气轮机比例模型流道内毫米级探针调节机构的设计和振动特性研究

发布时间：2017-11-18 01:16

  本文关键词：某燃气轮机比例模型流道内毫米级探针调节机构的设计和振动特性研究

  更多相关文章： 燃气轮机 五孔探针 机构设计 振动模拟 双向流固耦合 ANSYS CFX 高性能计算 振动机理 响应模型

【摘要】：针对某燃气轮机比例模型流道内毫米级探针的布置情况,本文首先通过探针调节机构的机械设计,实现了探针的固定和测点位置的灵活调节,并用双向流固耦合的方法解决了复杂的三维工程模拟问题。通过对带O型圈设置的算例进行流固耦合分析,得出探针在三个维度上的最大振动幅度分别为0.049mm,0.017mm和0.023mm,周期为0.003s,并与无O型圈设置的算例计算结果对比,验证了探针调节机构设计的减振效果。在探针调节机构的抗压扰动稳定性方面,结合实际进口波动的频率和幅值,编制振幅为0.1bar、0.5bar和1bar的进口压力正弦函数进行计算,结果证明扰动幅值的增加对探针振幅、振动基线、周期、衰减时间和最大应力水平影响极小,探针调节机构具有足够的稳定性。本文对模拟过程中的计算精度、计算收敛性和计算资源消耗量进行了平衡,通过系统化的网格质量检验以及近壁网格细化以保证计算精度,同时摸索出了三维动网格的设置组合以解决双向流固耦合的收敛性问题,并在O型圈三维等效替代等方面具有创新性,对同类工程问题的数值模拟具有较强的指导意义。本文提出通过漩涡脱落频率估计双向流固耦合模拟的最小时间步,然后通过试算观察固体响应的敏感性,并进一步优化得到放大的时间步进行流固耦合计算,最后通过边界层分离理论和漩涡脱落理论验证数值模拟结果的合理性,对双向流固耦合瞬态动力学问题的时间步设定和验证具有指导作用。此外,文本不同算例的计算结果表明,毫米级探针在正对来流的激振下,在不同维度上发生振动的机理不同,模拟结果对进一步研究湍流激振下的固体响应机理和响应模型的完善具有重要的参考价值。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK472

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本文编号：1198027