某汽轮机末级长叶片非定常流动及振动特性研究

发布时间：2021-04-21 07:55

　　针对我国资源利用率低、人均资源量匮乏的不足,超超临界汽轮机、热电联合循环等大型发电机组因其绿色高效成为能源产业核心装备的主要发展趋势。但是大型发电机组的末级叶片通常超过一米,再加上国家对电厂调峰能力的要求不断提高,使得末级长叶片常常在湿蒸汽区承受着复杂的非线性流体激励,诱发叶片振动,影响运行安全。本文以某蒸汽轮机组末级为研究对象,基于计算流体动力学和计算结构动力学理论,对该机组在变负荷工况下的流体激励及振动响应、转子系统的气弹稳定性能与影响因素进行深入的研究。首先从长叶片固有振动特性出发,进行各负荷工况的流场计算,开展叶片在静止、额定转速和变负荷三种状态下的模态分析;随后从流场结果中提取气动载荷,探究长叶片在变负荷情况下的静态振动特性。研究发现在额定转速条件下,低阶模态固有频率远大于静止状态;叠加了气动载荷之后,固有频率总体变化程度较小,但是对扭转振型或者以扭转振型为主的频率影响相对较大。当承受离心气动复合载荷,其静态振动响应则可以近似看成离心位移与气动位移在轴向的叠加。然后通过双向流固耦合方法,分析非定常压力波动,总结叶片变形对流场的影响;同时探讨了非定常流体激励下长叶片的动态振动特... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 叶轮机械非定常流动研究进展
    1.3 叶片振动特性研究进展
    1.4 叶片流固耦合法研究进展
    1.5 本文主要研究内容
第2章 数值理论及方法验证
    2.1 引言
    2.2 流体动力学基本方程
    2.3 结构动力学基本方程
    2.4 计算理论模型
        2.4.1 流固耦合计算模型
        2.4.2 傅里叶变换理论
    2.5 数值方法验证
        2.5.1 圆柱立管绕流验证
        2.5.2 STCF4涡轮算例验证
    2.6 本章小结
第3章 基于CFD/CSD耦合下的振动特性研究
    3.1 引言
    3.2 汽轮机末级计算模型
    3.3 网格无关性验证
    3.4 单向耦合下的振动特性分析
        3.4.1 稳态流场分析
        3.4.2 气动力传递
        3.4.3 模态分析
        3.4.4 组合载荷作用下的振动特性分析
    3.5 双向耦合下的振动特性分析
        3.5.1 非定常计算结果分析
        3.5.2 振动特性分析
    3.6 本章小结
第4章 基于能量法的气动弹性计算
    4.1 引言
    4.2 边界条件设置
    4.3 变负荷工况气动弹性结果分析
    4.4 叶间相位角对气动弹性的影响
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢



本文编号：3151380