汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子熱力耦合隨機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析

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1、第55卷第1期汽輪機(jī)技術(shù)V01．55No．12013年2月TURBINETECHN0LOGYFeb．2013汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的熱力耦合隨機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析石磊，周宗和，楊自春(1海軍駐武漢719所軍事代表室，武漢430064；2海軍駐武漢438廠軍事代表室，武漢430060；3海軍工程大學(xué)蒸汽動(dòng)力教研室，武漢430033)摘要：不僅考慮汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子承受多軸應(yīng)力的影響，并且考慮轉(zhuǎn)子材料的熱彈塑性，利用基于LaguelTe積分的隨機(jī)有限元方法(LISFEM)對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的隨機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行分析。然后，利用ANSYS二次

2、開發(fā)功能——uIDL(用戶界面設(shè)計(jì)語言)，對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的隨機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析過程進(jìn)行模塊化封裝，嵌入ANSYS軟件當(dāng)中，以方便用戶操作分析。關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子；積分隨機(jī)有限元；熱力耦合；APDL分類號(hào)：0242文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-5884(2013)ol-0043-04TheCoupledStochasticDynamicResponseAnalysisoftheSteamTurbineRotorSHILei．ZHOUZong．he．YANGZi．chun(1MilitaryRepresenta

3、tiveoficeofNavyStationedin719ResearchInstitute，Wuhan430064，China；2MilitaryRepresentativeoficeofNavyStationedin438Factory，Wuhan430060，China；3CollegeofNavalArchitectureandPower，NavalUniv．ofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Notonlyconsiderthesteamturbin

4、erotorundermultiaxialstressinfluence，andconsiderthethermoelastoplasticoftherotor，basedontheintegralLaguerrestochasticfiniteelementmethod(LISFEM)，therandomdynamicresponsecharacteristicsoftheturbinerotorareanalyzed．Then，usingtheseconddevelopmentfunctionofAN

5、SYS—UIDL(userinterfacedesignlanguage)，thedynamicresponseanalysisoftheturbinerotorismodallyencapsulated，embeddedinANSYSsoftware，andconvenientfortheoperation．Keywords：steamturbinerotor；integralstochasticfiniteelement；thermalcoupHng；APDL態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行分析。最后，利用ANSYS二

6、次開發(fā)功0前言能——uIDL(用戶界面設(shè)計(jì)語言)，對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的隨機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析過程進(jìn)行模塊化封裝，嵌入ANSYS軟件當(dāng)中，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子?是汽輪機(jī)組的核心部件之一。目前，針對以方便用戶操作分析。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的大多數(shù)研究都是基于確定性模型，忽略了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的變異性。而在實(shí)際工作中，轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)、加工、安裝、1轉(zhuǎn)子模型的網(wǎng)格劃分、材料屬性、運(yùn)行工運(yùn)行等各個(gè)環(huán)節(jié)都存在大量的不可測因素，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的況及熱邊界條件設(shè)定靜動(dòng)特性出現(xiàn)隨機(jī)性，此時(shí)，若仍然采用確定性模型，則可能會(huì)得出與實(shí)際有較大偏差的結(jié)果。所以，為了保證轉(zhuǎn)子的

7、安1．1網(wǎng)格劃分全運(yùn)行、減少轉(zhuǎn)子事故，提高汽輪機(jī)運(yùn)行的可靠性，就非常有為了提高有限元計(jì)算的準(zhǔn)確性與精度，首先要在汽輪機(jī)必要研究轉(zhuǎn)子材料物性參數(shù)和載荷參數(shù)的隨機(jī)性對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子幾何模型的建立上下功夫，本文轉(zhuǎn)子模型的尺寸數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)子靜動(dòng)響應(yīng)特性的影響。因此，本文結(jié)合隨機(jī)分析方法與來自轉(zhuǎn)子精加工圖，嚴(yán)格考慮轉(zhuǎn)子模型的圓角和倒角，由于工程實(shí)際背景，采用隨機(jī)有限元方法對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的隨機(jī)靜轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部件，在圓周上各部位的邊界條件基本相同。為動(dòng)響應(yīng)特性進(jìn)行研究。了簡化計(jì)算，以中心軸為軸，旋轉(zhuǎn)5。所形成的轉(zhuǎn)子三維立體在實(shí)際工

8、作中，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子不僅承受葉片離心力以及自模型為研究對象。身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力等作用，而且還承受由于蒸汽與轉(zhuǎn)子表由于汽封結(jié)構(gòu)主要影響汽流對轉(zhuǎn)子端部表面的放熱系面對流換熱作用產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用，使得轉(zhuǎn)子危險(xiǎn)部位往往數(shù)，故將汽封結(jié)構(gòu)簡化為直線，然后在其表面施加對應(yīng)的放承受著多軸應(yīng)力。因此，本文不僅考慮汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子承受多軸熱系數(shù)即可。在轉(zhuǎn)子進(jìn)氣端的根部區(qū)域、邊緣區(qū)域和彈性槽應(yīng)力的影響，并且考慮轉(zhuǎn)子材料的熱彈塑性，依據(jù)轉(zhuǎn)子瞬態(tài)等部位蒸汽溫度較