本文關鍵詞：水輪機葉片三維有限元剛強度與振動特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文是在國家自然科學基金資助項目(50379044) 的支持下完成的。水輪機轉(zhuǎn)輪 葉片的剛強度與振動特性分析對水輪機的優(yōu)化設計、穩(wěn)定運行、防止事故發(fā)生等都 有重要的理論與實際意義。本文目的就是要建立一套適合于水輪機轉(zhuǎn)輪葉片剛強度 與振動的分析模型和計算方法。 本文根據(jù)水輪機葉片的特點和工作性質(zhì),首先推導了葉片在離心力場下的運動 微分方程及靜應力分析有限元方程,采用六面體八節(jié)點單元建立了葉片的有限元計 算模型,其中葉片受力考慮離心力、重力、水壓力等,應用CFX流體分析軟件,基 于N-S方程和標準k-ε紊流模型進行轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流場計算,以求出水壓力,并以一定 的方式加載到有限元模型上進行求解。其次推導了葉片在空氣中的振動頻率的計算方 程,利用流固耦合理論,計算了葉片在水中的頻率及振型,對其在空氣中及水中的振 動特性進行比較,分析了影響振動的因素。為方便葉片進行有限元分析與計算,本文 基于ANSYS軟件,建立了葉片的前后處理系統(tǒng),并根據(jù)以上模型與算法,通過算 例考核與實際葉片的分析,證明了該計算模型的正確性,為實際工程應用及機組的 安全運行提供理論依據(jù)和建議。
【關鍵詞】：水輪機葉片 剛強度 振動 有限元 ANSYS軟件
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：TK730.1
【目錄】：

• 1 緒論7-19
• 1．1 問題的提出及研究意義7-8
• 1．2 國內(nèi)外研究概況8-15
• 1．2．1 水輪機葉片應力的研究方法9-10
• 1．2．2 水輪機葉片的力學模型10-12
• 1．2．3 透平機械葉輪葉片的振動和剛強度分析的研究現(xiàn)狀12-15
• 1．3 ANSYS軟件在葉片振動和剛強度分析中的應用15-17
• 1．4 本文的主要工作17-19
• 2 水輪機葉片靜態(tài)應力計算模型19-34
• 2．1 概述19
• 2．2 葉片靜力平衡方程的推導19-25
• 2．2．1 離心力場下葉片的有限元運動方程19-24
• 2．2．2 葉片的靜力平衡方程24-25
• 2．3 葉片的三維有限元計算單元25-29
• 2．3．1 單元的形函數(shù)25-26
• 2．3．2 單元剛度陣和質(zhì)量陣26-29
• 2．4 水輪機葉片穩(wěn)態(tài)水壓力的計算29-34
• 2．4．1 基本控制方程29-30
• 2．4．2 邊界條件30-31
• 2．4．3 計算域網(wǎng)格劃分及轉(zhuǎn)輪內(nèi)部三維紊流計算31-34
• 3 水輪機葉片振動分析的理論基礎34-48
• 3．1 概述34-35
• 3．2 水輪機葉片靜頻和動頻的計算模型35-36
• 3．3 求解特征值的工程方法36-39
• 3．3．1 基本思想37-38
• 3．3．2 基本步驟及主要計算過程38-39
• 3．4 葉片在水中的固有頻率的計算模型39-42
• 3．5 葉片的激振力分析42-43
• 3．6 葉片動力響應及動應力計算43-48
• 3．6．1 直接積分法44-45
• 3．6．2 振型迭加法45-47
• 3．6．3 葉片動應力的計算47-48
• 4 水輪機葉片有限元計算的前后處理48-57
• 4．1 概述48-49
• 4．2 水輪機葉片 CAD建模49-50
• 4．3 網(wǎng)格劃分50-53
• 4．4 載荷的施加與求解53-55
• 4．5 后處理模塊55-57
• 5 算例分析57-82
• 5．1 概述57
• 5．2 算例分析57-82
• 6 結(jié)論與建議82-84
• 致謝84-85
• 參考文獻85-90
• 論文發(fā)表情況90

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉德民;楊萍;;基于流固耦合的水輪機振動分析[J];水科學與工程技術;2007年06期

2 劉德民;劉小兵;李娟;;基于流固耦合的水輪機振動分析[J];流體傳動與控制;2008年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李偉;斜流泵啟動過程瞬態(tài)非定常內(nèi)流特性及實驗研究[D];江蘇大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 徐斌;混流式水輪機轉(zhuǎn)輪流固耦合的動力特性分析[D];西安理工大學;2006年

2 馬廷衛(wèi);混流式水輪機轉(zhuǎn)輪結(jié)構分析研究[D];西華大學;2006年

3 陳薄;斜流式水輪機的研究與開發(fā)[D];西華大學;2006年

4 徐建國;軸流泵葉片應力與模態(tài)分析[D];揚州大學;2008年

5 胡昌洋;裂紋發(fā)展趨勢預估及轉(zhuǎn)輪安全評估基礎研究[D];廣西大學;2008年

6 商威;軸流式水輪機內(nèi)的湍流數(shù)值模擬和葉片的強度與振動特性分析[D];西安理工大學;2009年

  本文關鍵詞：水輪機葉片三維有限元剛強度與振動特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：366130