[發明專利]一種水輪機頂蓋振動數值的確定方法

有效

• 申請號: 201811519027.6
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109635438B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 肖良瑜;王永潭;孟繼慧;胡云鶴;張治洲;付旭;劉晶石
• 申請（專利權）人: 哈動國家水力發電設備工程技術研究中心有限公司;松花江水力發電有限公司豐滿大壩重建工程建設局
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/20;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉冰

1.一種水輪機頂蓋振動數值的確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、按水輪機頂蓋結構設計圖紙采用ANSYS軟件建立水輪機頂蓋三維模型；

步驟二、設定材料參數，在ANSYS軟件中建立水輪機頂蓋材料的彈性模量、泊松比、密度；

步驟三、施加邊界條件，在水輪機頂蓋與座環把合螺栓分布圓上施加軸向約束；

步驟四、進行模態求解，求解質量阻尼α和剛度阻尼β，并退出ANSYS軟件的solution求解器；

步驟五、將水輪機轉輪模型試驗獲得的壓力脈動載荷數據轉換成真機頂蓋過流面壓力脈動載荷數據；所述的將水輪機轉輪模型試驗獲得的壓力脈動載荷數據轉換成真機頂蓋過流面壓力脈動載荷數據，具體過程如下：

首先將水輪機轉輪模型試驗得到的壓力脈動載荷數據導出成txt文本格式，然后用EXCEL電子表格打開導出的txt文本格式壓力脈動載荷數據；

將水輪機轉輪模型試驗數據采集的時間列均乘以轉速比系數得到處理后的時間列；轉速比系數為模型試驗轉速n_m與真機額定轉速n_r之比；

將水輪機轉輪模型試驗數據采集的壓力脈動幅值列均乘以水頭比系數得到處理后的壓力脈動幅值列；水頭比系數為真機工作水頭H_p與模型工作水頭H_m之比；

然后仍保存成txt文本格式，獲得水輪機頂蓋過流面壓力脈動載荷數據；

步驟六、重新進入ANSYS軟件的solution求解器，進行壓力脈動載荷的施加；

步驟七、設定求解選項并求解：

采用瞬態響應分析方法進行水輪機頂蓋的振動計算，設定每個子步的時間步長、載荷步結束時間、質量阻尼α和剛度阻尼β，在ANSYS中設定求解選項后，進行分析計算；

步驟八、結果分析：

計算完成后，在ANSYS軟件中的時間后處理模塊TimeHist?Postpro獲取在壓力脈動載荷作用下水輪機頂蓋水導軸承處+X、+Y兩個方向的位移振動響應曲線和振動頻率曲線，從而確定水輪機頂蓋振動數值，包括頂蓋垂直振動幅值和振動主頻率。

2.根據權利要求1所述的一種水輪機頂蓋振動數值的確定方法，其特征在于，步驟四所述的進行模態求解，求解質量阻尼α和剛度阻尼β的具體過程如下：

模態求解方程為：

其中：f為水輪機頂蓋的固有頻率，ξ為阻尼比；

確定水輪機頂蓋的固有頻率中的最低階固有頻率和最高階固有頻率，并代入模態求解方程確定質量阻尼α和剛度阻尼β。

3.根據權利要求2所述的一種水輪機頂蓋振動數值的確定方法，其特征在于，步驟四所述的ξ為阻尼比取0.05。

4.根據權利要求1所述的一種水輪機頂蓋振動數值的確定方法，其特征在于，步驟六所述重新進入ANSYS軟件的solution求解器進行壓力脈動載荷的施加的具體過程如下：

首先在ANSYS軟件中定義Table表格數組，每個Table表格數組的列數等于水輪機轉輪模型試驗時過流面壓力脈動采樣點數，然后分別讀入水輪機頂蓋過流面壓力脈動載荷數據的txt文本格式數據，進行壓力脈動載荷的施加。

5.根據權利要求1、2或3所述的一種水輪機頂蓋振動數值的確定方法，其特征在于，步驟七中設定每個子步的時間步長為0.002977s，載荷步結束時間為3.2s。