燃气轮机拉杆转子抗弯刚度分析

为提高计算效率,发展了一种计算抗弯刚度的简便算法。该算法利用接触压力在接触面上近似线性分布的特点,在给定的总体预紧力及弯矩情况下,计算得到接触面上法向应力及分布,结合轮盘的结构特点采用平截面假设,求出抗弯刚度的修正系数,再乘以连续模型的抗弯刚度就可得到界面分离时的抗弯刚度。采用简化算法得到的抗弯刚度与三维有限元接触算法计算结果相差在5.8%以内,计算所需时间为后者的1%,证明了本算法的高效性;以某F级重型燃气轮机转子为例,综合考虑了界面局部分离和粗糙度对转子整体刚度的影响,并研究了预紧松弛对转子固有频率的影响。

不平衡导致的发电机组转子反向涡动分析

针对多台大型汽轮发电机组在振动测试过程中的不平衡导致转子反向涡动的问题,建立非对称支撑转子系统动力学模型,通过模态叠加法推导出系统对不平衡激振力的响应,分析不平衡振动矢量对转子涡动方向的影响规律,并结合3台600 MW等级汽轮发电机组轴系现场动平衡前后振动测试实例,分析了工作转速下转子发生反向涡动的原因。结果表明:即使在避开临界转速区域的工况下,各向异性支撑轴系发生多面不平衡时,只要各处不平衡的轴向位置、大小和角度满足一定关系,部分轴颈截面就会表现为反向涡动。

动网格区域对叶片颤振流固耦合计算效率及精度的影响

采用分区动网格对叶片进行流固耦合分析时,动网格区选取不当,会影响计算效率及精度。考虑到叶片振动主要影响叶片周围的流场,取叶片附近区域为动网格区,并通过弹性体法实时更新其内部网格。采用RANS方程描述流场,并通过SIMPLE算法求解流场得到叶片表面静压。通过直接积分法求解叶片振动控制方程得到叶片响应。通过叶片振动与流场之间的迭代求解实现流固耦合计算。采用对数衰减率评估叶片振动的稳定性,对数衰减率为0时的压比即为颤振临界压比。计算了轴流压气机叶片的颤振边界,并研究了动网格区对计算效率及精度的影响。结果表明,对于叶高为0.17m左右的轴流压气机叶片来说,取动网格区外边界到叶片的距离与叶片最大位移的比值约为2时,能够在保持计算精度的前提下,最大限度地提高计算效率,计算时间比全域动网格减少了13.4%,颤振临界压比的计算值相对全域动网格的误差为0.49%。

拉杆转子界面局部脱开识别的改进广义柔度矩阵法

燃气轮机拉杆转子在拉杆预紧松弛时,重力、振动及热变形等因素都可能导致轮盘非连续界面的局部分离。拉杆转子各界面上弯矩随着转速改变而变化,通过不同阶次临界转速时各界面的接触状态可能不同,因此只能使用对应阶次的模态参数对界面分离发生的位置和程度进行识别。使用振型约束的方式对损伤识别的广义柔度矩阵法进行了改进,能够使用任意单阶模态参数识别结构的损伤。利用拉杆转子临界转速和振型的变化量,结合其静止时的模态参数,使用所提出方法对界面脱开进行识别,结果表明该方法能够得到界面局部脱开的位置和程度。