汽轮机转子热应力有限元计算隔离体模型精度研究

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1、第57卷第3期汽轮机技术Vo1．57NO．32015年6月TURBINETECHNOLOGYJun．2Ol5汽轮机转子热应力有限元计算隔离体模型精度研究郭杰，谢诞梅，张恒良，高尚，魏红明(武汉大学动力与机械学院，武汉430072)摘要：有限元计算汽轮机转子热应力时，计算速度和精度受到计算机性能和网格密度的限制。采用合理的隔离体模型对加快计算速度与保证计算精度有重要意义。利用某型1O00MW汽轮机高压转子模型，计算了整体转子模型及不同隔离体模型在机组启动工况下的热应力，探讨了隔离体模型选取的可行性。计算结果表明，合适的隔离体模型完全可以代替整体转子模型进行热应力计算。采用隔离体模型省去对汽轮机各

2、级蒸汽参数的计算，仅需计算隔离体所包含的前几级蒸汽参数，且计算过程中大大简化了边界条件的输入，在保证结果精度的前提下，提高了计算效率。关键词：汽轮机；转子；热应力；隔离体；有限元分类号：TK267文献标识码：A文章编号：1001—5884(2015)03-0172-03FiniteElementAnalysisofIsolationModelonCalculationofSteamTurbineRotorThermalStressGUOJie，XIEDan-mei，ZHANGHeng-liang，GAOShang，WEIHong-ming(SchoolofPowerandMechanicalE

3、ngineering，WuhanUniversity，Wuhan430072，China)Abstract：Ontheprocessofcalculatingsteamturbinethermalstressbyfiniteelementmethod，properisolationmodeltakesparamountsignificanceOUaccuracyandrateofcalculation．Thispapercalculatesthestart·upthermalstressofa100OMWsteamturbineHProtor，usingtheintegralmodelandd

4、ifferentisolationmode1．Resuhshowsthatappropriateisolationmodelabsolutelycouldbeusedinthermalstresscalculationasasubstituteofintegralmode1．Thismethodrequiresonlyafewcalculationofsteamparametersinforwardstages，insteadofallstages．Besides，itsimplifiestheinputofboundaryconditions．Asaresult。thecalculation

5、efficiencyiSgreatlyenhancedonthepremiseofanassuranceofcalculationaccuracy．Keywords：steamturbine；rotor；thermalstress；isolationbody；finiteelementanalysis计算，而文献[6]中采用包含三级的高中压隔离体模型，文献0前言[7]则直接建立调节级模型进行计算。采用整体模型进行计算虽能保证计算精确性，但需根据测得的第一级蒸汽参数利转子是汽轮机的核心部件。转子与高温高压蒸汽直接用变工况求得之后各级参数，且边界条件输入繁琐，计算耗接触，当机组启停或变负荷过程中，

6、蒸汽温度的剧烈变化造时较长。采用隔离体模型则只需计算少量蒸汽参数，边界条成转子局部低周期性较大的热应力。由于汽缸及转子的封件输入简单，且计算速度快。闭复杂的环境，转子的温度和应力不能直接测量⋯。因此，本文将以某型1000MW高压缸转子为研究对象，对有限在热应力计算的研究中，大多利用有限元方法，建立转子模元计算中，隔离体模型计算结果的精度进行研究，旨在简化型并计算分析在复杂工况下转子的热应力。丁阳俊等人转子边界条件的计算及输入，节省计算时间，提高计算效率。对某燃气／蒸汽联合循环机组转子进行建模，利用有限元计算和现场试验对机组暖机过程进行了优化。张超等人提1计算模型及边界条件出热固双向耦合模型的精

7、确性更高，并利用有限元计算进行验证。阳萍华等人利用三维有限元转子模型研究了温升1．1温度场模型及边界条件率对热应力的影响。GeewookSong5等人利用有限元分析来对于圆柱体内部温度场T(：，r，，t)满足圆柱坐标下导验证格林函数计算热应力的精确性。热方程：采用有限元方法计算时，要考虑众多要素，例如边界条r警一号(A，)一告(A：警)一毒(A嚣)一Q=。件简化、换热系数计算等，其计算速度和结果的