流热固影响下汽轮机叶片强度与振动特性研究

摘要

为准确分析汽轮机叶片在多物理场下的失效问题，综合考虑了温度梯度、气动力、离心力等载荷对叶片强度和振动的影响。基于多重参考系与有限元联合仿真方法，在离心力、温度梯度和气动力单独及综合作用下，对某汽轮机第8级动、静叶片开展数值计算，进行强度和振动校核以及参数敏感性分析，获得了汽轮机叶片在流热固影响下的强度和振动特性。计算结果表明：静、动叶片的总变形分别为0.079 1、 1.093 4 mm,最大等效应力分别为92.45、 470.28 MPa,能够满足强度和振动要求；对动、静叶片进行强度计算时需考虑气动力和热应力的影响，模态分析时需考虑弹性模量随温度的变化以及离心力作用；随着转速、入口温度和入口压力的升高，动、静叶片的总变形和等效应力均增大；动叶片模态频率随着转速升高而增大，动、静叶片模态频率随着入口温度和入口压力的升高而下降。该研究可为汽轮机叶片流热固影响下强度和振动的计算校核及特性研究提供理论依据。

关键词

汽轮机叶片 / 流热固影响 / 强度 / 振动特性 / 参数敏感性

基金资助

国家自然科学基金资助项目(12372057); 国家科技重大专项资助项目(J2019-Ⅳ-0005-0072)