本文關(guān)鍵詞：部分進(jìn)汽渦輪和變幾何渦輪的氣動(dòng)性能及振動(dòng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：葉輪機(jī)械在國民經(jīng)濟(jì)、工礦企業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)可作為發(fā)電設(shè)備原動(dòng)機(jī)和各類動(dòng)力裝置。實(shí)際機(jī)組工作中工況經(jīng)常變化，各不同工況下機(jī)組的氣動(dòng)性能會(huì)發(fā)生較大改變，同時(shí)機(jī)組的振動(dòng)情況也將變化，本文結(jié)合試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算，以部分進(jìn)汽及可調(diào)導(dǎo)葉渦輪為案例分析變工況時(shí)渦輪機(jī)組的流動(dòng)性能及振動(dòng)特性，為如何在變工況下保證渦輪機(jī)組有足夠的輸出功率和較高的效率以及機(jī)組的安全性能提供依據(jù)。 本文對(duì)渦輪采用部分進(jìn)汽時(shí)的非定常流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，通過NUMECA的非定常計(jì)算研究了部分進(jìn)汽時(shí)的非定常流動(dòng)特性，分析了位于葉高中截面上渦輪的氣動(dòng)性能，并研究了不同轉(zhuǎn)速、進(jìn)汽條件及導(dǎo)葉角度對(duì)其影響，結(jié)果表明不同的工況下氣流攻角絕對(duì)值較小的情況下渦輪內(nèi)部的流動(dòng)性能較好，機(jī)組的效率也較高，研究中也發(fā)現(xiàn)雙進(jìn)氣道下比單進(jìn)氣道下的效率下降約5%。同時(shí)，計(jì)算動(dòng)葉在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中位于不同位置時(shí)的激振力，發(fā)現(xiàn)在堵塞部分與進(jìn)汽部分的交界處存在較大的切向壓力梯度，造成動(dòng)葉在轉(zhuǎn)過此部分時(shí)受到的軸向力和切向力急劇變化，對(duì)動(dòng)葉強(qiáng)度要求增大，整個(gè)葉輪的受力不對(duì)稱，由此造成的振動(dòng)將比全周進(jìn)汽下更為劇烈。研究中還發(fā)現(xiàn)，，進(jìn)口總壓相同時(shí)，部分進(jìn)汽下的軸向力隨轉(zhuǎn)速的上升而增大，切向力則相反；轉(zhuǎn)速相同時(shí)，部分進(jìn)汽下的軸向力及切向力均隨進(jìn)口總壓的增大而增大；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及葉輪轉(zhuǎn)速不變時(shí)，軸向力隨導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角由負(fù)變正而增大，切向力則相反。對(duì)不同工況下的激振力進(jìn)行傅里葉變換，分析其頻譜特性，發(fā)現(xiàn)軸向力與切向力基頻下諧波分量大小的變化情況與激振力變化一致。 為研究不同情況下變工況機(jī)組的振動(dòng)問題，根據(jù)部分進(jìn)汽試驗(yàn)臺(tái)建立三維有限元模型。根據(jù)不同工況將激振力加載至有限元模型，對(duì)考察點(diǎn)在各個(gè)工況下不同方向的振動(dòng)進(jìn)行計(jì)算分析，為研究機(jī)組振動(dòng)提供資料。研究發(fā)現(xiàn)，同一工況下，機(jī)組在各個(gè)方向上的振動(dòng)強(qiáng)弱不一；在不同的工況下，轉(zhuǎn)速、進(jìn)口總壓及導(dǎo)葉角度對(duì)激振力引起的振動(dòng)都有較強(qiáng)的影響；雙進(jìn)氣道下振動(dòng)相比單進(jìn)氣道明顯減弱。
【關(guān)鍵詞】：部分進(jìn)汽 變幾何 激振力 頻譜 振動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK14
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 葉輪機(jī)械流動(dòng)及振動(dòng)研究概述10-12
• 1.2.1 葉輪機(jī)械流動(dòng)和振動(dòng)研究方法10-11
• 1.2.2 葉輪機(jī)械流動(dòng)和振動(dòng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容12-13
• 第二章 葉輪機(jī)械 CFD 介紹13-20
• 2.1 Numeca 軟件介紹13-14
• 2.2 葉輪機(jī)械 CFD 中網(wǎng)格劃分特點(diǎn)14-16
• 2.2.1 多重網(wǎng)格技術(shù)14-15
• 2.2.2 動(dòng)靜葉交界面處理15-16
• 2.2.3 網(wǎng)格質(zhì)量要求16
• 2.3 計(jì)算方法16-19
• 2.3.1 控制方程組16-17
• 2.3.2 湍流模型17-18
• 2.3.3 空間離散格式18
• 2.3.4 收斂精度的選擇18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第三章 部分進(jìn)汽渦輪流動(dòng)特性及激振力分析20-52
• 3.1 部分進(jìn)汽數(shù)值模擬20-23
• 3.1.1 變幾何渦輪部分進(jìn)汽試驗(yàn)臺(tái)介紹20-21
• 3.1.2 建模對(duì)象21
• 3.1.3 網(wǎng)格劃分21-23
• 3.1.4 計(jì)算方法23
• 3.1.5 邊界條件23
• 3.2 部分進(jìn)汽下渦輪的流動(dòng)特性分析23-38
• 3.2.1 部分進(jìn)汽試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比23-25
• 3.2.2 部分進(jìn)汽非定常計(jì)算25-27
• 3.2.3 部分進(jìn)汽氣動(dòng)性能及流動(dòng)特性分析27-30
• 3.2.4 渦輪轉(zhuǎn)速對(duì)部分進(jìn)汽氣動(dòng)性能影響30-34
• 3.2.5 進(jìn)口壓力對(duì)部分進(jìn)汽氣動(dòng)性能影響34-37
• 3.2.6 單進(jìn)氣道與雙進(jìn)氣道流動(dòng)損失比較37-38
• 3.3 部分進(jìn)汽下動(dòng)葉片所受激振力分析38-50
• 3.3.1 部分進(jìn)汽激振力變化趨勢(shì)分析38-42
• 3.3.2 部分進(jìn)汽動(dòng)葉片表面壓力變化規(guī)律42-46
• 3.3.3 部分進(jìn)汽動(dòng)葉片激振力頻譜特性46-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 變幾何渦輪的氣動(dòng)性能及受力分析52-64
• 4.1 變幾何渦輪數(shù)值模擬52
• 4.1.1 建模對(duì)象52
• 4.1.2 網(wǎng)格劃分、計(jì)算方法及邊界條件設(shè)定52
• 4.2 變幾何渦輪的流動(dòng)特性分析52-58
• 4.2.1 數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比52-53
• 4.2.2 變導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角下的渦輪氣動(dòng)性能及流動(dòng)特性53-58
• 4.3 變幾何渦輪的受力分析58-62
• 4.3.1 變導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角下的渦輪動(dòng)葉受力及表面壓力分布分析58-60
• 4.3.2 變導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角下的渦輪動(dòng)葉受力頻譜分析60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 部分進(jìn)汽機(jī)組不同工況下的振動(dòng)特性研究64-93
• 5.1 振動(dòng)試驗(yàn)64-67
• 5.1.1 振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)介64-65
• 5.1.2 振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)分布65
• 5.1.3 振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理理論基礎(chǔ)65-67
• 5.1.4 振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的提取67
• 5.2 有限元計(jì)算方法67-69
• 5.2.1 有限元模型建立67-68
• 5.2.2 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析68-69
• 5.3 激振力的加載69
• 5.4 有限元計(jì)算結(jié)果及分析69-91
• 5.4.1 部分進(jìn)汽下不同進(jìn)口總壓振動(dòng)結(jié)果及分析69-76
• 5.4.2 部分進(jìn)汽下不同葉輪轉(zhuǎn)速振動(dòng)結(jié)果及分析76-81
• 5.4.3 不同導(dǎo)葉角度振動(dòng)結(jié)果及分析81-86
• 5.4.4 單進(jìn)氣道與雙進(jìn)氣道比較86-89
• 5.4.5 部分進(jìn)汽機(jī)組的固有頻率89-91
• 5.5 本章小結(jié)91-93
• 第六章 結(jié)論與展望93-95
• 參考文獻(xiàn)95-98
• 致謝98-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文99

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：部分進(jìn)汽渦輪和變幾何渦輪的氣動(dòng)性能及振動(dòng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：315149