轉(zhuǎn)輪疲勞裂紋破壞是高水頭水泵水輪機(jī)運(yùn)行中備受關(guān)注的問題,而運(yùn)行中產(chǎn)生動(dòng)應(yīng)力是導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪疲勞裂紋的重要原因。因高水頭水泵水輪機(jī)的運(yùn)行水頭變幅大、轉(zhuǎn)速高、工況間轉(zhuǎn)換頻繁,流體結(jié)構(gòu)耦合產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力非常復(fù)雜,活動(dòng)導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪之間動(dòng)靜干涉引起的壓力脈動(dòng),通過流體結(jié)構(gòu)耦合產(chǎn)生的轉(zhuǎn)輪葉片動(dòng)應(yīng)力是造成轉(zhuǎn)輪疲勞裂紋的主要原因之一。目前針對(duì)轉(zhuǎn)輪動(dòng)應(yīng)力的研究手段主要是模型試驗(yàn),無法在轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)階段預(yù)先發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪疲勞裂紋,如何在轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)階段根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行特性有效地預(yù)測不同工況下葉片的動(dòng)應(yīng)力變化,提高轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)的可靠性,以及在運(yùn)行過程中合理控制運(yùn)行區(qū)域避免較大的水壓力脈動(dòng)引起轉(zhuǎn)輪葉片過大的動(dòng)應(yīng)力,提高機(jī)組運(yùn)行的運(yùn)行穩(wěn)定性是高水頭水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪研發(fā)設(shè)計(jì)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。本課題結(jié)合國家自然科學(xué)基金(51379179),以650m水頭段某高水頭混流式水泵水輪機(jī)模型為研究對(duì)象,探索基于流固耦合數(shù)值模擬預(yù)測高水頭水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片動(dòng)應(yīng)力特性的方法,為在高水頭水泵水輪機(jī)研發(fā)過程中考慮到轉(zhuǎn)輪動(dòng)應(yīng)力設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)輪疲勞裂紋破壞原因分析提供技術(shù)支撐。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)研究水泵水輪機(jī)動(dòng)靜干涉引起的壓力脈動(dòng)特性...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源及名稱
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 課題名稱
    1.2 研究背景、目的及意義
        1.2.1 研究背景
        1.2.2 研究目的
        1.2.3 研究意義
    1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
        1.3.1 水泵水輪機(jī)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
        1.3.2 高水頭水泵水輪機(jī)壓力脈動(dòng)研究現(xiàn)狀和發(fā)展
        1.3.3 動(dòng)應(yīng)力研究現(xiàn)狀和發(fā)展
    1.4 研究的主要內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.4.1 研究的主要內(nèi)容
        1.4.2 主要技術(shù)路線
2 水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪動(dòng)應(yīng)力預(yù)測方法
    2.1 水泵水輪機(jī)瞬態(tài)流場數(shù)值計(jì)算的方法
        2.1.1 流體動(dòng)力學(xué)控制方程
        2.1.2 湍流模型選擇
        2.1.3 控制方程的離散方法
    2.2 基于單向瞬態(tài)流固耦合的轉(zhuǎn)輪動(dòng)應(yīng)力計(jì)算方法
        2.2.1 固體結(jié)構(gòu)控制方程
        2.2.2 流固耦合控制方程
        2.2.3 單向流固耦合瞬態(tài)分析求解方法
3 基于全流道瞬態(tài)流場數(shù)值模擬的水壓力脈動(dòng)分析
    3.1 水泵水輪機(jī)流體域及網(wǎng)格劃分
        3.1.1 模型水泵水輪機(jī)
        3.1.2 網(wǎng)格離散
    3.2 分析計(jì)算工況及邊界條件
    3.3 水泵水輪機(jī)內(nèi)流場特性計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)驗(yàn)證
    3.4 水泵水輪機(jī)穩(wěn)態(tài)流場計(jì)算結(jié)果分析
        3.4.1 水輪機(jī)工況下水泵水輪機(jī)穩(wěn)態(tài)流場分析
        3.4.2 水泵工況下水泵水輪機(jī)穩(wěn)態(tài)流場分析
    3.5 水泵水輪機(jī)瞬態(tài)流場計(jì)算結(jié)果分析
        3.5.1 動(dòng)靜干涉的形成
        3.5.2 壓力脈動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)
        3.5.3 水輪機(jī)工況下水泵水輪機(jī)瞬態(tài)流場分析
        3.5.4 水泵工況下水泵水輪機(jī)瞬態(tài)流場分析
4 基于流固耦合的水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪動(dòng)應(yīng)力特性預(yù)測計(jì)算分析
    4.1 轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)域及有限元模型
    4.2 流固耦合計(jì)算條件設(shè)置
    4.3 水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜應(yīng)力預(yù)測結(jié)果分析
        4.3.1 水輪機(jī)工況下水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜應(yīng)力分析
        4.3.2 水泵工況下水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜應(yīng)力分析
    4.4 水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪動(dòng)應(yīng)力預(yù)測結(jié)果分析
        4.4.1 水輪機(jī)工況下水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪動(dòng)應(yīng)力分析
        4.4.2 水泵工況下水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪動(dòng)應(yīng)力分析
5 水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪模態(tài)分析
    5.1 動(dòng)靜干涉引起的激振分析理論
    5.2 模態(tài)邊界條件設(shè)置
    5.3 轉(zhuǎn)輪固有頻率分析
    5.4 轉(zhuǎn)輪振型分析
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號(hào)：3738008