[發明專利]一種用于核電機組低壓缸長葉片的動應力有限元計算方法

有效

• 申請號: 202011596317.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112699505B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 李宇峰;管繼偉;馬義良;潘劭平;關淳;梁天賦;李央;郭魁俊;武芏茳;張迪;王健;潘春雨;趙洪羽;高鐵印;徐林峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱汽輪機廠有限責任公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F30/28;F01D5/14;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 時起磊

1.一種用于核電機組低壓缸長葉片的動應力有限元計算方法，其特征在于：所述方法具體過程為：

步驟一：計算葉型表面蒸汽壓力；

步驟二：基于步驟一計算葉片動頻率和共振危險節徑；

步驟三：基于步驟一和步驟二計算葉片動應力；

所述步驟一中計算葉型表面蒸汽壓力；具體過程為：

步驟一一：根據低壓缸通流圖和葉片的型線，獲得葉片的x，y，z坐標數據點，根據葉片的x，y，z坐標數據點建立葉片幾何模型；

步驟一二：將建立的葉片幾何模型的x，y，z坐標數據點導入流體計算軟件，形成流道模型，對流道模型劃分，生成流場網格；

步驟一三：根據機組熱力數據，使用流體計算軟件對步驟一二生成的流場網格進行計算，得出常規工況下葉型表面各處的蒸汽壓力；

所述步驟二中基于步驟一計算葉片動頻率和共振危險節徑；具體過程為：

步驟二一：基于葉片的圍帶、葉根、拉筋尺寸數據和葉片的型線，使用幾何建模軟件對低壓缸長葉片建立低壓缸長葉片幾何模型；

根據低壓缸通流圖和葉根的尺寸，使用幾何建模軟件對低壓缸長葉片所對應的轉子建立轉子幾何模型；

步驟二二：使用網格劃分軟件對建立的低壓缸長葉片幾何模型和轉子幾何模型進行網格劃分，生成網格；具體過程為：

轉子和葉根接觸部分使用六面體網格，其余部分使用四面體、五面體或六面體進行光滑過渡，葉型部分網格長：寬：高為2:1:1，葉片網格數量15萬，轉子網格數量10萬，共計25萬；

步驟二三：基于機組工作溫度、工作轉速、葉片和轉子的材料數據，使用有限元軟件計算出葉片工作轉速情況下的動頻率和共振危險節徑；具體過程為：

將步驟二二生成的網格導入有限元軟件，設置葉片和轉子互相接觸的面以及摩擦系數；設置對葉片和轉子整體施加的轉速載荷；設置對葉型表面施加的蒸汽壓力載荷；設置葉片和轉子的溫度載荷，設置葉片和轉子的材料屬性；

計算得到葉片工作轉速情況下的動頻率和共振危險節徑；

所述蒸汽壓力為步驟一中計算出的蒸汽壓力；

所述步驟三中基于步驟一和步驟二計算葉片動應力；具體過程為：

步驟三一：對步驟一中計算的常規工況下葉型表面各處的蒸汽壓力數據取4％，則在危險工況下葉型表面蒸汽壓力分布的上限為步驟一中計算的常規工況下葉型表面各處的蒸汽壓力數據的4％，下限為步驟一中計算的常規工況下葉型表面各處的蒸汽壓力數據的-4％；

步驟三二、基于機組工作溫度、轉速、葉片、轉子的材料數據和步驟二得到的共振危險節徑數據，使用有限元軟件計算出葉片動應力；

具體過程為：

將步驟二二生成的網格導入有限元軟件，設置葉片和轉子互相接觸的面以及摩擦系數；設置對葉片和轉子整體施加轉速載荷；設置對葉型表面施加蒸汽壓力載荷；設置共振危險節徑數據，設置葉片和轉子的溫度載荷，設置葉片和轉子的材料屬性；

計算得到葉片動應力；

所述蒸汽壓力為步驟三一得到的危險工況下葉型表面蒸汽壓力分布的上限和下限；

所述共振危險節徑數據為步驟二得到的共振危險節徑。