轴流式水轮机顶盖强度及模态有限元分析

对某轴流式水轮机在不同工况下的顶盖进行了单向流固耦合计算,运用ANSYS Workbench平台计算得到各工况下顶盖过流面准确的水压力分布,将其作为顶盖下面板水压力载荷加载到顶盖上,得到各工况下顶盖的静应力分布及变形情况.通过对有、无预应力下的顶盖进行模态分析,得到顶盖在2种情况下的固有频率和振型.研究结果表明:在各种工况下,顶盖的最大静应力和最大位移随着水头的增大而增大,均出现在顶盖下面板无筋板支撑处;顶盖在有预应力下的各阶固有频率相对于无预应力下的有所提高,提高幅度在0.5%以内,可以忽略预应力的影响;将顶盖的固有频率与各水力激振力频率比较,两者频率值相差较大,发生共振的可能性较小.研究结果可为轴流式水轮机强度及振动的校核与预测提供依据,并对顶盖结构优化设计提供一定的参考.     

基于原型振动测试的水轮机顶盖螺栓疲劳分析

以国内一大型高水头水电站为例,对水轮机顶盖振动展开变负荷稳定工况、开停机工况以及甩负荷极端工况下的原型测试和分析;建立顶盖及螺栓的有限元模型,结合实测振动数据与有限元动力分析,反演了顶盖水压脉动荷载;运用线性疲劳累积损伤理论和雨流计数法,结合机组一年内的实际运行方式,分别进行了年正常运行工况和甩负荷极端工况下顶盖螺栓的疲劳分析.计算结果表明:100 MW稳定负荷工况时顶盖水压脉动荷载双幅值约为19.3 m水头,为机组额定出力工况(600 MW)的5.6倍;同一工况下顶盖螺栓的破坏循环次数随存活率增大而出现较大程度降低,100 MW稳定负荷工况下存活率由95%增大至99%时,顶盖螺栓的破坏循环次数则由6.488×10⁷次降低到2.415×10⁷次,降幅为62.8%;考虑99%的存活率标准,甩负荷工况下的顶盖螺栓破坏循环次数为7.494×10⁵次,仅为各稳定工况下螺栓疲劳寿命的3%~5%.     

水轮机顶盖取水的应用及分析

根据已有的使用情况，从水轮机顶盖取水作为机组技术供水源存在着一些问题，为此，从止漏环间隙及顶盖取水的水量和水压，顶盖取水管和稳压池的布置，顶盖取水的运行方式及注意事项等方面，探讨了中小型水轮机从顶盖取冷却水的可行性、经济效益及注意事项。     

曲轴螺栓断裂分析

采用光学及电子显微分析等技术对断裂的曲轴螺栓进行分析表明，曲轴螺栓断裂性质为氢脆。     

混流式水轮机顶盖磨蚀机理与 设计问题

从多泥沙河流混流式水轮机顶盖的磨蚀现象出发，以两相流原理为依据，分析了混流式水轮机顶盖的磨蚀机理，提出了顶盖设计、制造和选型中应当注意的新问题。 ?     

探析提高常见螺栓联接强度的方法

主要探讨了影响螺栓联接强度的因素,提出提高联接强度的措施,并结合具体实例加以分析说明。     

连杆螺栓断裂的预防

连杆螺栓是柴油机的重要零件之一,在柴油机工作时,它承受很大的冲击载荷。连杆螺栓一旦断裂,会造成活塞、曲轴断裂或变形,打坏缸盖、机体、油箱、水箱等。因此,预防螺栓断裂是非常重要的,措施是: 1.严把质量检测关。新螺栓应按图纸及技术要求进行严格检验,     

连杆螺栓断裂的预防

连杆螺栓是柴油机的重要零件之一,在柴油机工作时,它承受很大的冲击载荷,故常用40Cr钢制造。 连杆螺栓一旦断裂,就会造成打坏缸盖、机体、油箱、水箱等严重事故。因此,预防连杆螺栓断裂非常重要,其措施是:     

基于ABAQUS的螺栓支架应力强度分析及其改进方式

以螺纹连接中的螺栓连接作为研究对象,针对螺栓支架在结构设计方面存在的局部应力值较大问题,采用ABAQUS仿真分析的方法进行了螺栓支架连接的仿真,得到支架受竖直向上外力条件下,支架和螺栓的应力分布云图。首先分析了螺栓支架连接可能发生破坏的位置,其次通过数学公式分析了螺栓受到的附加外力,最后对螺栓支架在局部应力强度较大问题提出了一些改进方式,可以为螺栓支架连接的可靠性提供理论依据。     

复杂管系水轮机调节系统非线性建模与分析

为了深入揭示水轮机调节系统的非线性本质,研究了非线性水轮机调节系统的建模及动力学问题.在引水系统为复杂管道情况下,考虑水轮机调节系统中传递系数随运行工况变化而呈现的非线性,引入水轮机非线性传递系数,建立了复杂引水管系时的水轮机调节系统非线性数学模型.使用直接代数判据进行理论分析,得到了系统Hopf分支临界点组成的曲线.理论分析表明：水轮机调节系统响应在曲线的一侧区域内是稳定的,在另一侧是不稳定的.通过数值模拟,分析了Hopf分叉点两侧水轮机调节系统稳定性的变化情况,验证了理论分析结果的正确性,得到了使水轮机调节系统处在稳定区域内的调速器PID参数的范围.通过分岔图、Poincare映射图、功率谱图、时域图、相轨迹图、频谱图等,综合分析了随水轮机调节系统参数变化时,系统非线性动力学行为特性.该分析方法与结果,可为水电站系统的安全稳定运行提供理论依据.     

考虑主轴扭转变形的轴系振动模型

针对大型水力发电机组传统上忽略轴系扭转变形的假设可能导致轴系振动分析出现较大偏差的问题,采用Lagrange方法建立轴系振动方程和含轴系扭转效应的转子运动方程,通过定义广义动量,将这2个方程构建为统一形式的一阶微分方程组.以发电机转子上的阻力矩和水轮机转轮上的动力矩为纽带,构建包括水力系统、发电机、励磁、调速系统在内的完整水力机组模拟运行系统,并采用二阶Runge-Kutta法进行仿真计算.计算结果表明,在机组故障扰动条件下,计入轴系的弹性对轴系横向振动的影响不大,主轴扭转刚度对稳定工况下轴的扭转变形影响较大;故障扰动下,发电机转子和水轮机转轮之间的扭转角变化趋势与有功变化趋势基本一致.仿真表明,所建立的轴系扭振模型能反映轴系振动的基本特征,模型是合理的.     

高温塔底油浆泵叶轮断裂失效分析

针对高温塔底油浆泵使用一段时间后在开机时叶轮频繁发生断裂的现象,选择发生断裂现象较多的泵型,对可能导致叶轮断裂的各种因素,从断裂点的宏观检查到叶轮材料、硬度以及断裂点的金相组织的微观检验等方面进行了一系列试验,采用热冲击理论最新研究成果对该叶轮断裂失效原因进行了分析,结果表明,叶轮存在严重的铸造缺陷,热处理工艺出现了偏差,高温环境削弱了叶轮的强度,热冲击应力是导致叶轮断裂失效的主要原因,通过对叶轮结构、铸造工艺、热处理工艺、开机操作规程等方面的改进,基本解决了油浆泵的叶轮断裂问题．     

基于双向流固耦合水轮机转轮应力特性分析

为了开展基于双向流固耦合的水轮机转轮叶片应力特性分析,通过坐标变换将直角坐标系下的连续方程和动量方程变换到任意拉格朗日坐标系下,建立流场控制方程,采用FCBI-C方法得到离散方程.在旋转坐标系下建立结构静力学方程,采用有限元法进行离散,得到转轮的有限元方程.使用迭代法双向流固耦合,对流体方程和结构方程进行迭代,直到流固耦合系统收敛.通过基于双向流固耦合的混流式水轮转轮应力场计算可得:单、双向耦合条件下转轮应力和位移分布趋势基本一致,最大点位置相同;转轮的有效应力相对差值随着变形的增大而增大,均在位移变形值最大点最大;变形量大小是单、双向耦合计算结果差别的重要因素,在小变形情况下,精度要求不高时可用单向耦合代替双向耦合进行计算.     

农业机械中的摆线轮齿廓强度有限元分析

摆线针轮行星减速器具有传动比大和承载能力高的特点,在农业机械中得到广泛的应用.摆线轮是摆线针轮减速器中的关键部件.为了得到比较准确的摆线轮的受力状态,以BW180摆线针轮减速器的修正齿形为例,利用PRO/E软件建立摆线轮的三维几何模型,导入ANSYS软件中,对其齿廓应力进行理论分析,得出摆线轮的应力分布.     

大庆红旗泡水库淡水冰弯曲强度试验研究

采用三点弯曲法对大庆红旗泡水库淡水冰试样进行弯曲试验.冰梁发生破坏时,主要经历三个阶段:第一阶段是在杂质和气泡边缘首先产生微裂缝;随着荷载的增加,出现新的微裂缝,并且受拉区达到抗拉强度,此为第二阶段;此后荷载继续增加,冰中微裂缝扩展延伸为宏观裂缝,当施加的荷载大于冰梁的杭拉强度时,冰梁即被破坏,这是第三阶段.在分析上述淡水冰破坏机理的基础上,对试验结果进行研究.结果表明,水库淡水冰弯曲强度与应力速率和冰温有着密切关系.在小于2 kPa/s的应力速率范围内,随着应力速率的增大,弯曲强度减小.冰温在-5℃～15℃范围内,对应的应力速率在30～70 kPa/s范围内时,冰梁弯曲强度达到极限,同时也揭示了极限弯曲强度对应的应力速率随着温度的降低逐渐向低应力速率转化.达到极限弯曲强度后,应力速率继续增加,弯曲强度值呈减小趋势.弯曲强度随着冰温的降低呈增加趋势,且弯曲强度在-15℃时达到最大值2 270 kPa.     

叶片安放角变化规律对液力透平性能的影响

基于ANSYS Bladegen软件,针对不同叶片安放角变化规律分别设计3种前弯叶片液力透平专用叶轮。通过与试验结果对比,确定了合理的数值模拟方案,分别完成了3台透平全流场数值计算。分析了叶片安放角变化规律对透平外特性、压力分布和水力损失分布的影响。结果表明:最优工况时,3个叶轮的效率、压力分布和水力损失分布均相差不大。在非最优工况,安放角采用线性变化规律设计时,透平性能更好,效率曲线更平坦;叶轮出口处低压区域范围较其他2种方案大。水力损失分布显示在叶片进出口安放角及包角相同的情况下,安放角变化规律对蜗壳及尾水管内的流动影响不大,仅对叶轮内的流动产生较明显的影响,叶片安放角呈S形变化对透平性能的影响是负面的,线性分布规律相对较好。     

秸秆螺旋挤压脱水机叶片强度和变形的流固耦合分析

运用数值模拟方法,对秸秆螺旋挤压脱水机进行了流固耦合模拟分析,建立了秸秆浆料的流体模型,用Fluent软件模拟了不同出口压力条件下,螺旋挤压脱水机内部压力场分布,并据此对螺旋挤压脱水机的挤压性能进行了分析。同时,通过Workbench-Fluent单向流固耦合的方式,对螺旋叶片的强度和变形进行了分析,得出了出口压力和叶片强度的关系。