本文關(guān)鍵詞：兩級動葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)失速演化過程的流固耦合研究　出處：《華北電力大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：動葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)以其流量大、變工況時經(jīng)濟(jì)性好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用,而風(fēng)機(jī)參數(shù)的不斷提高使得葉輪的工作環(huán)境更加惡劣,風(fēng)機(jī)運行中葉輪出現(xiàn)裂紋進(jìn)而發(fā)生葉片斷裂的事故時有發(fā)生。非穩(wěn)定流動現(xiàn)象旋轉(zhuǎn)失速是引發(fā)葉片斷裂的重要原因之一,因此研究旋轉(zhuǎn)失速對葉輪動力特性的影響具有重要意義。本文以某電站兩級動葉可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)為研究對象,利用數(shù)值模擬軟件Fluent對風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了旋轉(zhuǎn)失速演化過程中五個典型時刻,設(shè)計工況、近失速工況、失速先兆工況、失速發(fā)展工況、完整失速團(tuán)工況的流場特性。結(jié)果表明,旋轉(zhuǎn)失速發(fā)生后,葉輪內(nèi)部流場變化明顯。失速最先產(chǎn)生在部分流道的葉頂附近,呈現(xiàn)出一個帶狀高熵產(chǎn)區(qū)。隨著旋轉(zhuǎn)失速的逐步演化,高熵產(chǎn)區(qū)擴(kuò)大,葉輪流道內(nèi)出現(xiàn)三個分散的高熵產(chǎn)區(qū)。最終三個小失速團(tuán)聚集為一個大失速團(tuán),旋轉(zhuǎn)失速達(dá)到相對穩(wěn)定狀態(tài)。以風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速的流場特性為基礎(chǔ),利用仿真分析軟件Ansys對風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行了流固耦合特性分析。結(jié)果表明,旋轉(zhuǎn)失速發(fā)生后,葉輪的等效應(yīng)力分布變化較小,但總變形分布呈現(xiàn)明顯的周向不均,氣動載荷的變化對葉輪總變形分布具有顯著影響。完全失速工況下,葉輪最大總變形位于失速團(tuán)中心所在區(qū)域的葉頂前緣,較設(shè)計工況最大總變形量增大了133.3%。對葉輪進(jìn)行了不同載荷下的模態(tài)分析,離心力載荷對葉輪的固有頻率和振型具有一定影響,氣動載荷影響很小。對于轉(zhuǎn)速在1400r/min-1535r/min(避開率為-6%~3%)范圍內(nèi),葉輪存在k=m=10的“三重點”共振。共振轉(zhuǎn)速為1481r/min,共振裕度為0.61%。共振裕度非常小,因此葉輪較容易發(fā)生一階十節(jié)徑共振。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH432.1

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本文編號：1308640