汽轮机转子热力耦合随机动态响应分析

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1、第55卷第1期汽轮机技术V01．55No．12013年2月TURBINETECHN0LOGYFeb．2013汽轮机转子的热力耦合随机动态响应分析石磊，周宗和，杨自春(1海军驻武汉719所军事代表室，武汉430064；2海军驻武汉438厂军事代表室，武汉430060；3海军工程大学蒸汽动力教研室，武汉430033)摘要：不仅考虑汽轮机转子承受多轴应力的影响，并且考虑转子材料的热弹塑性，利用基于LaguelTe积分的随机有限元方法(LISFEM)对汽轮机转子的随机动态响应特性进行分析。然后，利用ANSYS二次

2、开发功能——uIDL(用户界面设计语言)，对汽轮机转子的随机动态响应分析过程进行模块化封装，嵌入ANSYS软件当中，以方便用户操作分析。关键词：汽轮机转子；积分随机有限元；热力耦合；APDL分类号：0242文献标识码：A文章编号：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态响应特性进行分析。最后，利用ANSYS二

6、次开发功0前言能——uIDL(用户界面设计语言)，对汽轮机转子的随机动态响应分析过程进行模块化封装，嵌入ANSYS软件当中，汽轮机转子⋯是汽轮机组的核心部件之一。目前，针对以方便用户操作分析。汽轮机转子的大多数研究都是基于确定性模型，忽略了结构系统的变异性。而在实际工作中，转子的设计、加工、安装、1转子模型的网格划分、材料属性、运行工运行等各个环节都存在大量的不可测因素，从而导致转子的况及热边界条件设定静动特性出现随机性，此时，若仍然采用确定性模型，则可能会得出与实际有较大偏差的结果。所以，为了保证转子的

7、安1．1网格划分全运行、减少转子事故，提高汽轮机运行的可靠性，就非常有为了提高有限元计算的准确性与精度，首先要在汽轮机必要研究转子材料物性参数和载荷参数的随机性对汽轮机转子几何模型的建立上下功夫，本文转子模型的尺寸数据均转子静动响应特性的影响。因此，本文结合随机分析方法与来自转子精加工图，严格考虑转子模型的圆角和倒角，由于工程实际背景，采用随机有限元方法对汽轮机转子的随机静转子是旋转部件，在圆周上各部位的边界条件基本相同。为动响应特性进行研究。了简化计算，以中心轴为轴，旋转5。所形成的转子三维立体在实际工

8、作中，汽轮机转子不仅承受叶片离心力以及自模型为研究对象。身旋转产生的离心力等作用，而且还承受由于蒸汽与转子表由于汽封结构主要影响汽流对转子端部表面的放热系面对流换热作用产生的热应力作用，使得转子危险部位往往数，故将汽封结构简化为直线，然后在其表面施加对应的放承受着多轴应力。因此，本文不仅考虑汽轮机转子承受多轴热系数即可。在转子进气端的根部区域、边缘区域和弹性槽应力的影响，并且考虑转子材料的热弹塑性，依据转子瞬态等部位蒸汽温度较