葉片靜頻及應(yīng)力分布測量

對轉(zhuǎn)子葉片先進(jìn)行了振動(dòng)試驗(yàn)，分別測定了葉片前十階模態(tài)的頻率及振型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激起同樣的葉尖振幅時(shí)，有幾種振型所需的激振力小，對這些振型重點(diǎn)測量。Δt太小，會(huì)使x（nΔt）的數(shù)目劇增，增加了數(shù)據(jù)處理的工作量，并要求計(jì)算機(jī)的容量要大。 由于受到引電器通道數(shù)的限制，需要盡量減少實(shí)測時(shí)葉片上的應(yīng)變片數(shù)目，因此，在振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行的應(yīng)力分布試驗(yàn)確定臺(tái)架實(shí)測時(shí)應(yīng)變片的具體粘貼位置及方向，只在大主應(yīng)力點(diǎn)上粘貼應(yīng)變片。

葉片振動(dòng)

腐蝕系數(shù)，KZ為表面系數(shù)，Kd為尺寸系數(shù)，這些是對耐振強(qiáng)度的修正系數(shù);K3為有效應(yīng)力集中系數(shù)，K.為通道系數(shù)，K。為流場不均勻系數(shù)，K，為成組形響系數(shù)，這些是對蒸汽彎應(yīng)力的修正系數(shù)。100200即0月傭日閱日加700翻〕200100。節(jié)雜振動(dòng)而難以分開，按其各種振型固有振動(dòng)頻率從低到離依次排列稱為一階、二階、三階、……振型。對整圈連接葉片組也與葉輪振動(dòng)一樣，存在一系列不同節(jié)徑數(shù)m的振型，全周共有Zm只葉片不參與振動(dòng)，其余葉片在節(jié)徑兩側(cè)振動(dòng)，相位相反。葉片振動(dòng)特性是汽輪機(jī)葉片在設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中最為關(guān)心的問題之一。其頻譜和振型比其他型式葉片組的復(fù)雜。葉片和葉片組的振型很多，在設(shè)計(jì)時(shí)不必對所有的振型加以校核。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，只有A。、B。、zA。、A、型是危險(xiǎn)的，一般情況下，都必須調(diào)開共振，只有當(dāng)葉片的蒸汽彎應(yīng)力較小時(shí)才允許在共振下運(yùn)行。靜級率和動(dòng)頗率分別指葉片在靜止和運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的固有振動(dòng)頻率。

在總結(jié)前人對葉片固有特性和振動(dòng)響應(yīng)分析方法的基礎(chǔ)上,采用解析法和有限元方法相結(jié)合,準(zhǔn)確預(yù)估和分析葉片固有特性,采用CFD應(yīng)用軟件FLUENT對葉片進(jìn)行三維流場的模擬,在此基礎(chǔ)上對葉片進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)分析。本文的主要研究內(nèi)容大致可以歸為以下幾個(gè)方面：(1)研究葉片振動(dòng)的解析計(jì)算方法,在葉片扭向角不大的情況下,通過建立一些假設(shè)將葉片視為變截面梁,利用經(jīng)典的梁彎曲和梁扭轉(zhuǎn)理論計(jì)算葉片的振型和自振頻率。(2)采用ANSYS有限元軟件,對葉片進(jìn)行固有模態(tài)分析和帶有預(yù)應(yīng)力情況下的模態(tài)分析,并對兩種情況下的結(jié)果進(jìn)行了對比,其中考慮了轉(zhuǎn)速不同時(shí)的離心力對葉片固有特性的影響,并繪制Campbell圖。、A、型是最危險(xiǎn)的，一般情況下，都必須調(diào)開共振，只有當(dāng)葉片的蒸汽彎應(yīng)力較小時(shí)才允許在共振下運(yùn)行。(3)采用FLUENT對葉片作流場分析,分析了葉片流場速度、壓力等沿葉片徑向分布情況,并研究了不同轉(zhuǎn)速對葉片流場速度、壓力的影響。(4)基于葉片流場分析的結(jié)果,應(yīng)用ANSYS軟件,對考慮S1、S2氣動(dòng)加載和集中載荷加載三種情況下的葉片振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算和分析。本文對葉片固有特性和振動(dòng)響應(yīng)分析方法研究實(shí)現(xiàn)了葉片振動(dòng)解析法和考慮S1、S2氣動(dòng)加載、集中載荷加載振動(dòng)響應(yīng)的計(jì)算,對葉片的初期設(shè)計(jì)有重要的意義。