【摘要】：本文采用計算機建模與仿真的方法討論了200kW潮流發(fā)電水輪機的外部載荷計算、有限元建模和動力學特性分析三個方面的內(nèi)容。 在外部載荷計算方面，根據(jù)實際測量的潮流流速，采用五次多項式擬合得到潮流流速隨時間的變化函數(shù)。運用流體動量定理計算作用于潮流發(fā)電水輪機外部載荷隨時間變化的函數(shù)，包括葉輪轉(zhuǎn)矩和推力隨時間變化的函數(shù)。采用傅立葉級數(shù)分解對所求函數(shù)進行變換，使其成為周期變化的簡諧激勵。 在建模方面，主要利用Pro/E軟件建立了葉片、輪轂、主軸、增速器和簡化后潮流發(fā)電水輪的三維模型。利用簡化后的潮流發(fā)電水輪機三維模型得到.igs格式文件，然后導入ANSYS軟件作為幾何模型，最后對其進行網(wǎng)格劃分，接觸定義和約束載荷施加，建立潮流發(fā)電水輪機的有限元模型。 在動力學特性分析方面，主要進行了潮流發(fā)電水輪機傳動系統(tǒng)及其相關(guān)零部件的模態(tài)分析和諧響應分析。通過對重要零部件的模態(tài)分析，得到葉片和增速器的前十階固有頻率，并將其與外部激振頻率相比較，判斷是否發(fā)生共振；提取潮流發(fā)電水輪機前十階模態(tài)，將其固有頻率與外部激勵對比分析，判斷是否發(fā)生共振。通過分析在外部載荷激勵、葉輪偏心激勵和發(fā)電機轉(zhuǎn)子偏心激勵作用下潮流發(fā)電水輪機的動態(tài)響應，，驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。
[Abstract]:In this paper, the external load calculation, finite element modeling and dynamic characteristic analysis of 200kW power flow turbine are discussed by means of computer modeling and simulation. In the aspect of external load calculation, according to the measured tidal current velocity, the variation function of tidal current velocity with time is obtained by fitting the fifth order polynomial. By using the momentum theorem of fluid, the functions of external load change with time, including the torque and thrust of impeller with time, are calculated. Fourier series decomposition is used to transform the function to make it a harmonic excitation of periodic variation. In the aspect of modeling, the 3D models of blade, hub, spindle, accelerator and simplified power turbine are established by using Pro/E software. The simplified 3D model of power turbine is used to obtain the. Igs format file, and then the ANSYS software is imported as the geometric model. Finally, it is meshed, the contact definition and the constraint load are applied. The finite element model of tidal current turbine is established. In the aspect of dynamic characteristic analysis, the modal analysis and harmonic response analysis of power flow turbine transmission system and its related parts are mainly carried out. Through modal analysis of important parts, the first ten natural frequencies of blade and accelerator are obtained, and compared with external excitation frequency, the resonance is judged, and the first ten modes of power generation turbine are extracted. The natural frequency is compared with the external excitation to determine whether resonance occurs. The rationality of the structure design is verified by analyzing the dynamic response of power flow turbine under external load, impeller eccentric excitation and generator rotor eccentricity excitation.
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH113;TV734.1

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本文編號：2259379