【正文】 1 概論 ............................................................................................................................. 1 研究的背景及意義 .............................................................................................. 1 渦輪葉片氣動(dòng)載荷國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................................... 4 渦輪葉片動(dòng)力學(xué)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ......................................................................... 6 本文的主要內(nèi)容 .................................................................................................. 7 2 渦輪葉片受力特性計(jì)算表達(dá)式的推導(dǎo) ............................................................................ 8 離心載荷 ............................................................................................................ 8 溫度載荷 ............................................................................................................ 9 渦輪葉片的氣動(dòng)激振力的分析計(jì)算 .................................................................... 10 本章小結(jié) .......................................................................................................... 17 3 在 MATLAB 中對(duì)氣動(dòng)載荷的仿真分析 ........................................................................ 18 周向力和軸向力的載荷譜 .................................................................................. 18 周向力的其各階諧波分量 .................................................................................. 19 周向力的頻譜圖 ................................................................................................ 21 本章小結(jié) .......................................................................................................... 21 4 總結(jié) ........................................................................................................................... 22 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 23 致 謝 ........................................................................................................................... 25 燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片受力特性計(jì)算及分析 第 頁(yè) 共 30 頁(yè) 1 1 概論 研究的背景及意義 燃?xì)廨啓C(jī)是一種重要的動(dòng)力裝置，從 20 世紀(jì) 50 年代開始在電力工業(yè)應(yīng)用，由于當(dāng)時(shí)的材料、機(jī)械加工、精密鑄造等條件的限制，致使當(dāng)時(shí)的機(jī)組單機(jī)容量小，熱效率比較低，在電力系統(tǒng)中只能作為緊急備用電源和調(diào)峰機(jī)組等輔助動(dòng)力設(shè)備使用。作為燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵部件之一，渦輪葉片工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，在高溫、高壓條件下做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，承受著循環(huán)變化的交變載荷。不少學(xué)者從不同角度 對(duì)葉片的氣動(dòng)載荷在理論和實(shí)驗(yàn)方面進(jìn)行了研究。 [9]采用一維的歐拉方程和一維的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)平衡微分方程，對(duì)活塞與氣體的禍合問題進(jìn)行了強(qiáng)禍合分析，計(jì)算中假設(shè)流體為理想氣體，結(jié)構(gòu)采用單自由度的模型。有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料指出，振動(dòng)疲勞是造成渦輪葉片破壞的重要原因。所以渦輪葉片最易產(chǎn)生疲勞裂紋，并隨著載荷的持續(xù)作用裂紋逐漸擴(kuò)大，直到剩余的承力面積不足以承受離心力造成的應(yīng)力時(shí)，最終導(dǎo)致葉片疲勞斷裂。 燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片受力特性計(jì)算及分析 第 頁(yè) 共 30 頁(yè) 10 圖 渦輪葉片實(shí)測(cè)溫度分布 圖 渦輪葉片溫度隨葉高的變 化 由給出的溫度分布，在 ANSYSWorkbench 中直接定義加載，然后通過熱分析計(jì)算得到葉片的溫度載荷，即熱應(yīng)力，作為下一步計(jì)算的邊界條件之一。 h(t)是以2 kt 為周期的周期函數(shù)，滿足 Diriehlet 條件故對(duì) h(t)在（ 0， 2 kt ）做傅里葉變換。 燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片受力特性計(jì)算及分析 第 頁(yè) 共 30 頁(yè) 23 參考文獻(xiàn) [l] Lee . Gasturbine industry overview[R]. Gas Turbine News， 1999(2): 23— 31. [2] 黃其勵(lì) .21 世紀(jì)發(fā)電新技術(shù) [J].火力發(fā)電廠可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)技術(shù)論文集燃 氣輪機(jī)發(fā)電技術(shù)， 2021:1—24. [3] 焦?jié)櫰?.燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組應(yīng)用進(jìn)氣冷卻技術(shù)方案評(píng)估 [D].北京 :華北電力大學(xué)， 2021. [4]清華大學(xué)熱能工動(dòng)力機(jī)械與工程研究所，深圳南山熱電股份有限公司 .燃?xì)廨啓C(jī)與燃 氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置 [M].北京 :中國(guó)電力出版社， 2021. [5] Adajns， . Rotating maehinery vibration: froma nalysis to Trouble shooting[M]. New York:Mareel Dekker， 2021. [6] Lewis. A unfield approach turbine blade life predieation[R]. SAE Technique PaPer， 1982， No. 821439. [7] 朱寶田 .汽輪機(jī)葉片激振力模 型和計(jì)算方法 [J].汽輪機(jī)技術(shù)， 1994， 36(5)： 274—284. [8] ， monolithie approaeh to fluid—strueture interaCtion[J]. ComPutersamp。在這里也向他們道謝，并祝他們今后的生活工作順利。 本章小結(jié) 本章根據(jù)氣動(dòng)載荷激振力的表達(dá)式，采用 MATLAB 仿真技術(shù)對(duì)周向力和軸向力進(jìn)行數(shù)字仿真，獲得了周向力和軸向力的載荷譜；并對(duì)周向力進(jìn)行了詳細(xì)仿真，其進(jìn)行仿真分析，得到了氣動(dòng)載荷周向力的頻譜圖和各諧波分量。 2 k? 是單個(gè)靜葉的角節(jié)距， 2 k? 是噴氣口的角節(jié)距。溫度沿葉片徑向的變化規(guī)律如圖 所示。 本文的主要內(nèi)容 本文分析了燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片動(dòng)葉受到的氣動(dòng)載荷激振力， 并 推導(dǎo)了燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片氣動(dòng)載荷激振力的表達(dá)式，采用 MATLAB 仿真技術(shù)對(duì)氣動(dòng)激振力進(jìn)行了分析得到的載荷譜，及對(duì)周向力進(jìn)行了諧波分析，得到了其頻譜圖和各階諧波分量。 燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片受力特性計(jì)算及分析 第 頁(yè) 共 30 頁(yè) 6 渦輪葉片動(dòng)力學(xué)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 燃?xì)廨啓C(jī)渦輪轉(zhuǎn)子葉片是燃?xì)廨啓C(jī)的主要零 部件之一，它在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、惡劣且相當(dāng)復(fù)雜的環(huán)境下工作，不僅被經(jīng)常變化著的高溫燃?xì)馑鼑?，而且還承受著高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大離心力、氣動(dòng)力和振動(dòng)負(fù)荷等復(fù)雜的載荷作用。 早期的計(jì)算取得了很大的成就，但是畢竟相對(duì)簡(jiǎn)單，考慮的因素較少，而實(shí)際的尾流流體激振問題相當(dāng)復(fù)雜，涉及到諸多學(xué)科的分支。求解葉片振動(dòng)特性一般都采用動(dòng)力學(xué)分析法，針對(duì)渦輪葉片常遇到的振動(dòng)問題，振動(dòng)模態(tài)分析是一種有效的研究方法，主要用于確定葉片的固有頻率和 振型，這是受動(dòng)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。由于設(shè)計(jì)一和運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)不足，使得現(xiàn)在使用的大型機(jī)組在運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)問 題，使機(jī)組的安全性和可靠性大大降低。 燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片受力特性計(jì)算及分析 提供全套畢業(yè)論文圖紙，歡迎咨詢 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題目 ：燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片受力特性計(jì)算及分析 學(xué) 生 姓 名： 張 海 諾 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 專 業(yè)： 指 導(dǎo) 教 師： 2021 年 03 月 燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉