带冠叶栅碰撞振动特性有限元分析

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1、第53卷第1期汽轮机技术V0l_53No．12011年2月TURBINETECHNOL0GYFeb．2011带冠叶栅碰撞振动特性的有限元分析卢绪祥，刘正强，李录平(长沙理工大学能源与动力工程学院，长沙410114)摘要：以自带冠叶栅碰撞实验台带冠叶片为研究对象，利用三维设计软件Solidworks和有限元分析软件ALGOR分别建立了自带冠单叶片、成组叶片的三维实体模型及有限元模型，通过有限元仿真计算，研究了带冠单叶片的动力特性；分析了冠间间隙大小、冠间两侧间隙实际约束情况、激振力大小对自带冠叶栅碰撞减振效果的影响规律。研究结果表明，具有间隙结构的自带冠

2、叶片的碰撞振动具有典型的非线性特征，间隙大小以及叶冠间隙对称与否对其减振效果的影响较为显著，这些结论对自带冠叶栅的结构设计具有一定的参考价值。关键词：带冠叶片；有限元计算；碰撞；振动特性；间隙分类号：TB533．1；0327文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)叭-0043-04FiniteElementAnalysisforImpact．vibrationCharacteristicsofShroudedBladesLUXu—xiang，LIUZheng-qiang，LILu-ping(SchoolofEnergyandPowerEn

3、gineering，ChangshaUniversityofScience&Technology，Changsha410114，China)Abstract：Theshroudedbladesofintegrallyshroudedcascadeimpacttest—rigaretakenastheresearchobject，the3Dsolidmodelsandfiniteelementmodelsofthesinglebladeandgroupedbladesarerespectivelyestablishedin3Ddesignsoftware

4、，Solidworksandthefiniteelementsoftware，ALGORinthispaper．Bymeansoffiniteelementstimulation，thedynamiccharacteristicsofshroudedsinglebladehavebeenresearched．Andtheinfluencelawsofsuchparametersasdiferentprimaryclearanceintips，constrainingconditionsofactualclearancesandamplitudeofex

5、citingforceonimpactdampingeffectforintegralshroudcascadeareanalyzedrespectively．Theresultsshowthatimpact—vibrationofintegralshroudbladeswithclearancestructuralhavethetypicalnonlinearcharacteristics，meanwhile，theclearancesizeandsymmetriccaseofbladeshroudclearancehaveasignificanti

6、nfluenceondampingeffect，whichprovidescertainreferencevalueforstructuredesignofintegralshroudcascade．Keywords：shroudedblades；finiteelementcalculation；impact；~brafioncharacteristics；clearance带冠叶片在气流力的作用F产生的冠I司接触碰撞振动O前言行为十分复杂，叶冠间产生正面碰撞和滑移的联合作用，在接触面上法向运动引起正压力的变化，切向运动导致两个表在提高透平叶片可靠性技

7、术中，采用叶片自带围带阻尼面处于黏着、滑动、脱离等状态，因此其接触碰撞过程具有典结构是一项有效、可行的技术，带冠叶片已广泛应用于电站型的非线性特征，理论研究难度大，目前为许多学者所采汽轮机、航空发动机、燃气轮机等涡轮机上。理论和实验研用的方法是利用接触有限元法对其动力学问题进行求解，采究表明：带冠叶片可以防止蒸汽的泄漏，减少叶片顶端的横用大型有限软件如ANSYS、ALGOR、MARC和MSC／NAS．向流动损失，而且无间隙的自带冠叶片在工作时叶片旋转产TRAN等来分析系统的碰撞振动特性1,7-93，但对这种结构的生离心力引起叶片扭转恢复从而使叶片整圈地

8、连接起来，依减振机理和减振效果的研究却很不全面。本文以叶栅碰撞靠冠间的摩擦或碰撞形成摩擦阻尼或