水平轴潮流发电水轮机传动系统动力学特性分析

发布时间：2018-10-09 12:44

【摘要】：本文采用计算机建模与仿真的方法讨论了200kW潮流发电水轮机的外部载荷计算、有限元建模和动力学特性分析三个方面的内容。 在外部载荷计算方面，根据实际测量的潮流流速，采用五次多项式拟合得到潮流流速随时间的变化函数。运用流体动量定理计算作用于潮流发电水轮机外部载荷随时间变化的函数，包括叶轮转矩和推力随时间变化的函数。采用傅立叶级数分解对所求函数进行变换，使其成为周期变化的简谐激励。 在建模方面，主要利用Pro/E软件建立了叶片、轮毂、主轴、增速器和简化后潮流发电水轮的三维模型。利用简化后的潮流发电水轮机三维模型得到.igs格式文件，然后导入ANSYS软件作为几何模型，最后对其进行网格划分，接触定义和约束载荷施加，建立潮流发电水轮机的有限元模型。 在动力学特性分析方面，主要进行了潮流发电水轮机传动系统及其相关零部件的模态分析和谐响应分析。通过对重要零部件的模态分析，得到叶片和增速器的前十阶固有频率，并将其与外部激振频率相比较，判断是否发生共振；提取潮流发电水轮机前十阶模态，将其固有频率与外部激励对比分析，判断是否发生共振。通过分析在外部载荷激励、叶轮偏心激励和发电机转子偏心激励作用下潮流发电水轮机的动态响应，，验证结构设计的合理性。
[Abstract]:In this paper, the external load calculation, finite element modeling and dynamic characteristic analysis of 200kW power flow turbine are discussed by means of computer modeling and simulation. In the aspect of external load calculation, according to the measured tidal current velocity, the variation function of tidal current velocity with time is obtained by fitting the fifth order polynomial. By using the momentum theorem of fluid, the functions of external load change with time, including the torque and thrust of impeller with time, are calculated. Fourier series decomposition is used to transform the function to make it a harmonic excitation of periodic variation. In the aspect of modeling, the 3D models of blade, hub, spindle, accelerator and simplified power turbine are established by using Pro/E software. The simplified 3D model of power turbine is used to obtain the. Igs format file, and then the ANSYS software is imported as the geometric model. Finally, it is meshed, the contact definition and the constraint load are applied. The finite element model of tidal current turbine is established. In the aspect of dynamic characteristic analysis, the modal analysis and harmonic response analysis of power flow turbine transmission system and its related parts are mainly carried out. Through modal analysis of important parts, the first ten natural frequencies of blade and accelerator are obtained, and compared with external excitation frequency, the resonance is judged, and the first ten modes of power generation turbine are extracted. The natural frequency is compared with the external excitation to determine whether resonance occurs. The rationality of the structure design is verified by analyzing the dynamic response of power flow turbine under external load, impeller eccentric excitation and generator rotor eccentricity excitation.
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH113;TV734.1

【参考文献】

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本文编号：2259379