套装叶轮不平整表面接触问题有限元分析

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1、汽轮机技术第56卷值。修整方案1模型的接触应力分布趋势与原始模型的大压力为361450N，孔的表面积约为18255mm，接触表面的接致相似，不同之处在于接触应力在出气侧为0，然后逐渐升触应力应大于20MPa才不会造成滑脱。因此，可以推断出在高，在台阶处最大。调整方案2模型接触应力从进气侧到出承受3000N·m情况下几种方案的失效转速，如表4所列。气侧先降低再升高，在出气侧达到峰值。未出现接触失效区表43种模型的失效转速域。由此可见，在接触面的不连续位置除应力较大外，还会方案失效转速，r／min造成其附近

2、区域接触失效。原始模型13500(1．5倍工作转速)通过对上述计算结果进行更直观的分析，现以表格的形修整方案113500(1．5倍工作转速)式对3种模型的主要结果参数进行对比，如表2所列。修整方案212600(1．4倍工作转速)表23种模型叶轮接触面的接触应力情况对比模型最大应力平均接触应力最本应力接触范围另外，通过对方案2的三维模型进行计算，在施Jjn3000MPaMPaN·m扭矩的情况下，转速为12600r／rain(1．4倍工作转速)时计算结果收敛，转速为13500r／rain(1．5倍工作转速)

3、时计算结果不收敛，也验证了失效转速。通过对表3和表4中的计算结果进行比较可以看出，对叶轮过盈接触面进行修整后，套装转子的松脱转速和失效转通过计算结果的对比可以看出在运行工况条件下，修整速会降低。其中修整方案2的降低最多，但是还有1．4倍的方案2模型的应力水平最低，且没有接触失效区域，修整方安全余量，满足运行要求。案1模型的应力水平最高。4松脱转速和失效转速计算5结论套装转子的松脱转速是指叶轮和主轴的过盈接触全部(1)套装叶轮接触面不平整，特别是出现不连续阶梯时，失效，即两者脱离接触时的转速。通过计算上述

4、模型在不用在不连续位置会造成较大的应力集中，并影响整个叶轮的应转速条件下的接触应力可以得到其失效转速，如表3所示。力分布。表33种模型的松脱转速(2)套装叶轮接触面不连续阶梯位置附近会出现接触失效区域。方案松脱转速，r／min(3)将不平整的套装叶轮接触面磨平可以改善叶轮的应原始模型16200(1．8倍工作转速)力分布，其松脱转速和失效转速会降低，但安全余量满足要修整方案115300(1．7倍工作转速)求。修整方案2144OO(1．6倍工作转速)参考文献套装转子的失效转速是指叶轮和主轴的过盈接触摩擦不能

5、承担叶轮扭矩时的转速。[1]吴厚钰．透平结构和强度计算[M]．北京：机械工业出版社1983．转子的总扭矩大约为30000N·m，该级叶轮承受的扭矩[2]章巧芳，王秋成．汽轮机套装转子接触问题的有限元分析[J]应小于3。ooN‘m。按照公式Ⅳ，=蒿进行计算，接触表面汽轮机技术；2005，47(1)：14—16．(上接第83页)[3]Oyama．A．Liou．M．S．Multiobjectiveoptimizationofamultistagecompressorusingevolutionaryalgor

6、ithm[R]．AIAAPaper2002—3535．2oo2．3结论⋯L4JDenton．J．D．ATimeMarchingMethodforTwo—andThree—di—mensionalBladetoBladeRow[R]．ARCR&M3775，1974．采用商用软件NUMECA对两级压气机进行了全三维数r]Dawes。W．N．ANumericalAnalysisoftheThree—Dimensional值模拟，详细的分析了其气动性能。结果表明：两级压气机ViscousFlowinaTrans

7、onicCompressorRotorandComparisonwith沿整个叶高都保持较高的效率，总压比沿叶高的分布基本为Experiment[R]．ASME86一GT一16，1986．常数，反动度沿叶高分布均匀，扩压因子沿叶高的数值合理，[6]HalI．C．ANumeric81ModelingofEndwallandTipClearanccF1OW各列叶片的进出口气流角沿着叶高的变化都很平稳，两级压ofanIsolatedCompressorRotor[J]．AsMEJournalofEnginee

8、ring气机的总效率为90．57％，总压比为1．43，设计转速下的喘振forGasTurbineandPower，1986，108(3)：17—21．裕度为13％，该两级压气机具有良好的气动性能。[7]Arnone．A．ViscousAnalysisofThFeeDimensionalRotorFlowU．singaMultidMethod[J]．JournalofTurbomahcinery，1994，l16参考文献(2)：435—445