帶有缺陷的軸流水輪機葉片的動力特性分析.pdf

1、隨著現(xiàn)代水輪機技術的發(fā)展，低水頭水力資源的開發(fā)的越來越多地采用大型的轉輪，使得當今水輪機在設計上朝著薄葉片和大尺寸方向發(fā)展，這對水輪機轉輪葉片的制造和剛強度帶來了嚴峻的考驗，越來越多的電站因轉輪葉片的鑄造缺陷而產(chǎn)生裂紋，影響了機組效率，甚至出現(xiàn)葉片斷裂的現(xiàn)象，嚴重影響了電站的安全穩(wěn)定運行。因此，本文在考慮葉片缺陷的情況下，對帶缺陷的軸流式水輪機轉輪葉片進行了動力特性分析，取得的研究成果對提高機組的安全穩(wěn)定運行有著長遠的指導意義，有著重要

2、的學術價值。
　　首先，分別建立有無缺陷葉片的有限元網(wǎng)格單元，將軸流水輪機CFD分析的動水壓力結果，加載到兩種葉片的有限元網(wǎng)格節(jié)點上，實現(xiàn)葉片的瞬態(tài)動力分析，結果表明兩種葉片的最危險點位于靠出水邊的葉片和樞軸的交界處，而且缺陷葉片在危險節(jié)點的應力集中程度要明顯高于正常葉片。
　　其次，針對兩種由鑄造缺陷產(chǎn)生的裂紋，即對內(nèi)埋裂紋和表面裂紋進行分析研究，其中，內(nèi)埋裂紋是由于葉片的內(nèi)部鑄造缺陷導致擴展的裂紋;而采用的方法是研究表面

3、裂紋的延展，來更加直觀地反映出由鑄造縮孔產(chǎn)生的外部葉片裂紋的發(fā)展規(guī)律。通過瞬態(tài)分析表明:內(nèi)埋裂紋葉片變形量達到一定時，缺陷葉片的應力幅值明顯高于正常葉片。在缺陷位置處產(chǎn)生了應力集中。此外，對兩種裂紋在延展過程中的葉片強度進行了研究，結果表明:表面裂紋葉片在裂紋尖端出現(xiàn)應力幅值，在裂紋長度為88mm時到達破壞極限。而內(nèi)埋裂紋葉片在樞軸與葉片交接處的應力集中現(xiàn)象非常明顯，在裂紋長度為94mm時，葉片到達破壞極限。
　　最后，通過弱耦合