核电汽轮机叶栅—轴系统振动特性研究
发布时间：2021-06-22 06:02
随我国能源消费结构的持续升级,核电所占的比重正逐步提升,我国目前已投入运营及在建核电机组中,功率等级多在1000MW以上,机组低压缸中超长叶片的应用使得叶栅与轴间的振动耦合更加显著,且由此引发的问题主要在系统受电气扰动时出现。本文围绕叶栅与轴间的振动耦合,针对将叶片与轴分离或等效为空心圆柱、多质量-弹簧等,不能或难以反映二者振动耦合的问题,采用数值分析的方法,对叶栅-轴系统的模态特性及其随叶栅柔性、转速的变化,电气故障扭矩、尾迹激励下系统的振动响应进行了系统、深入的研究。提出利用"利用转子结构旋转对称性-评判叶栅相对柔性"对叶栅-轴的结构进行简化,建立考虑叶栅柔性、转速、电气故障扭矩、尾迹激励的叶栅-轴系统动力学模型。基于等质量及等转动惯量原则,将相对柔性较小的叶栅等效为空心圆柱体,并利用系统结构的旋转对称性及CN群理论,将对系统整体的分析约化至单个基本扇区以降低系统维度;采用三维实体单元对所取基本扇区进行离散,并基于能量法推导所取基本扇区的运动微分方程及其动力学特性的求解方法。考虑叶栅柔性,研究叶栅-轴系统模态特性并探讨叶栅相对柔性、转速对系统模态特性的影响以及...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究背景和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景和意义
1.2 叶栅-轴系统模态特性的研究现状
1.2.1 基于传递矩阵法的叶栅-轴系统模态特性研究
1.2.2 基于动态子结构法的叶栅-轴系统模态特性研究
1.2.3 基于有限单元法的叶栅-轴系统模态特性研究
1.3 典型电气故障下叶栅-轴系统振动响应的研究现状
1.3.1 典型电气故障分类
1.3.2 典型电气故障下系统振动响应的研究
1.4 尾迹激励下叶栅-轴系统振动响应的研究现状
1.4.1 机组内蒸汽凝结流动的研究
1.4.2 流固耦合界面数据传递方法的研究
1.4.3 尾迹激励下叶栅-轴系统振动响应的研究
1.5 现存问题及主要研究内容
1.5.1 现存问题
1.5.2 主要研究内容
1.5.3 创新点
第2章 叶栅-轴系统动力学建模及求解
2.1 叶栅-轴系统动力学建模
2.1.1 叶栅-轴系统依各级叶栅相对柔性简化
2.1.2 基于C_N群理论的叶栅-轴系统降维
2.1.3 叶栅-轴系统的有限元离散模型
2.1.4 电气故障扭矩和尾迹激振力等效模型
2.1.5 叶栅-轴系统的运动微分方程
2.2 叶栅-轴系统动力学特性的求解方法
2.2.1 系统模态特性的求解
2.2.2 故障扭矩下瞬态响应的求解
2.2.3 尾迹激励下谐响应的求解
2.3 本章小结
第3章 叶栅-轴系统模态特性及影响因素
3.1 叶栅-轴系统的模态特性
3.1.1 系统的固有频率及振型
3.1.2 叶栅与轴间振动耦合规律
3.2 叶栅柔性对系统模态特性的影响
3.2.1 叶栅柔性对系统固有频率的影响
3.2.2 叶栅振动级间耦合
3.3 转速对系统模态特性的影响
3.3.1 转速对系统各阶模态的影响
3.3.2 运行工况下叶栅柔性对倍频共振的影响
3.4 本章小结
第4章 典型电气故障及尾迹激励下叶栅-轴系统的振动响应
4.1 短路故障扭矩下系统的振动响应
4.1.1 两相短路扭矩下系统的振动响应
4.1.2 三相短路短路扭矩下系统的振动响应
4.2 非同期并网故障扭矩下系统的振动响应
4.2.1 120°非同期并网扭矩下系统的振动响应
4.2.2 180°非同期并网扭矩下系统的振动响应
4.2.3 几种典型故障对系统危害程度的对比
4.3 尾迹激励下系统的振动响应
4.3.1 基于平衡凝结模型的尾迹激振力
4.3.2 尾迹激励下系统振动响应分析
4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文和参与科研情况
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3242276
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究背景和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究背景和意义
1.2 叶栅-轴系统模态特性的研究现状
1.2.1 基于传递矩阵法的叶栅-轴系统模态特性研究
1.2.2 基于动态子结构法的叶栅-轴系统模态特性研究
1.2.3 基于有限单元法的叶栅-轴系统模态特性研究
1.3 典型电气故障下叶栅-轴系统振动响应的研究现状
1.3.1 典型电气故障分类
1.3.2 典型电气故障下系统振动响应的研究
1.4 尾迹激励下叶栅-轴系统振动响应的研究现状
1.4.1 机组内蒸汽凝结流动的研究
1.4.2 流固耦合界面数据传递方法的研究
1.4.3 尾迹激励下叶栅-轴系统振动响应的研究
1.5 现存问题及主要研究内容
1.5.1 现存问题
1.5.2 主要研究内容
1.5.3 创新点
第2章 叶栅-轴系统动力学建模及求解
2.1 叶栅-轴系统动力学建模
2.1.1 叶栅-轴系统依各级叶栅相对柔性简化
2.1.2 基于C_N群理论的叶栅-轴系统降维
2.1.3 叶栅-轴系统的有限元离散模型
2.1.4 电气故障扭矩和尾迹激振力等效模型
2.1.5 叶栅-轴系统的运动微分方程
2.2 叶栅-轴系统动力学特性的求解方法
2.2.1 系统模态特性的求解
2.2.2 故障扭矩下瞬态响应的求解
2.2.3 尾迹激励下谐响应的求解
2.3 本章小结
第3章 叶栅-轴系统模态特性及影响因素
3.1 叶栅-轴系统的模态特性
3.1.1 系统的固有频率及振型
3.1.2 叶栅与轴间振动耦合规律
3.2 叶栅柔性对系统模态特性的影响
3.2.1 叶栅柔性对系统固有频率的影响
3.2.2 叶栅振动级间耦合
3.3 转速对系统模态特性的影响
3.3.1 转速对系统各阶模态的影响
3.3.2 运行工况下叶栅柔性对倍频共振的影响
3.4 本章小结
第4章 典型电气故障及尾迹激励下叶栅-轴系统的振动响应
4.1 短路故障扭矩下系统的振动响应
4.1.1 两相短路扭矩下系统的振动响应
4.1.2 三相短路短路扭矩下系统的振动响应
4.2 非同期并网故障扭矩下系统的振动响应
4.2.1 120°非同期并网扭矩下系统的振动响应
4.2.2 180°非同期并网扭矩下系统的振动响应
4.2.3 几种典型故障对系统危害程度的对比
4.3 尾迹激励下系统的振动响应
4.3.1 基于平衡凝结模型的尾迹激振力
4.3.2 尾迹激励下系统振动响应分析
4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文和参与科研情况
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3242276
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