軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機葉片流固耦合動力特性分析.pdf

1、隨著軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機的尺寸越來越大,過流部件的應(yīng)力大大提高,葉片裂紋問題明顯增多,嚴重地威脅電站的安全運行,水輪機葉片裂紋問題及動應(yīng)力特性日益受到廣泛重視。因此,有必要對各過流部件在水輪機內(nèi)部流場下的動應(yīng)力特性進行分析,以提高機組的運行穩(wěn)定性。本文以某軸流式模型水輪機活動導(dǎo)葉和葉片為研究對象,通過三維非定常流場模擬和結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力分析,采用雙向順序流固耦合計算方法,對其單周期流道進行不同協(xié)聯(lián)工況下的數(shù)值計算,得到了耦合作用下的瞬態(tài)流場分布

2、以及活動導(dǎo)葉與葉片的動應(yīng)力和位移變形分布,并對導(dǎo)葉和葉片進行了耦合作用下的水中振動特性分析。考慮流固耦合作用后活動導(dǎo)葉壓力面和吸力面中間截面的壓力比非耦合情況下的壓力有所降低,不同工況的降低程度各不相同；葉片正背面壓差較非耦合情況下有所減小,耦合作用使得葉片能量性能下降,且葉片上最低壓力值降低,會對其空化性能產(chǎn)生不利影響；此外,對軸流式水輪機轉(zhuǎn)輪葉片的間隙流動進行了模擬,比較分析了考慮耦合作用前后的流場變化情況。結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力分析表明：不

3、同工況下,活動導(dǎo)葉最大等效應(yīng)力發(fā)生在其上下端面與樞軸連接處靠吸力面或壓力面一側(cè)；其最大位移變形發(fā)生在導(dǎo)葉出水邊中間處,且變形量很微小。葉片最大等效應(yīng)力發(fā)生在葉片根部與法蘭樞軸連接處靠出水邊一側(cè)；其最大位移變形發(fā)生在葉片出水邊靠近外緣側(cè)。各協(xié)聯(lián)工況下,活動導(dǎo)葉和葉片最大應(yīng)力點處的動應(yīng)力變化情況存在較大差異,但在同一水頭相同轉(zhuǎn)速工況下,其最大動應(yīng)力雖幅值不同但主頻均一致,其主頻值并不隨導(dǎo)葉開度和槳葉轉(zhuǎn)角改變而發(fā)生變化?？紤]流固耦合作用后活動