[發(fā)明專利]一種用于核電機(jī)組低壓缸長葉片的動(dòng)應(yīng)力有限元計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011596317.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN112699505B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李宇峰;管繼偉;馬義良;潘劭平;關(guān)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(quán)）人: 哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): 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(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 時(shí)起磊

一種用于核電機(jī)組低壓缸長葉片的動(dòng)應(yīng)力有限元計(jì)算方法，本發(fā)明涉及低壓長葉片的動(dòng)應(yīng)力計(jì)算方法。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有核電機(jī)組長葉片的動(dòng)應(yīng)力計(jì)算準(zhǔn)確性低的問題。一種用于核電機(jī)組低壓缸長葉片的動(dòng)應(yīng)力有限元計(jì)算方法具體過程為：步驟一：計(jì)算葉型表面蒸汽壓力；步驟二：基于步驟一計(jì)算葉片動(dòng)頻率和共振危險(xiǎn)節(jié)徑；步驟三：基于步驟一和步驟二計(jì)算葉片動(dòng)應(yīng)力。本發(fā)明用于核電機(jī)組低壓缸長葉片的動(dòng)應(yīng)力有限元計(jì)算方法領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低壓長葉片的動(dòng)應(yīng)力計(jì)算方法。

背景技術(shù)

葉片是汽輪機(jī)的心臟，是汽輪機(jī)最重要的部分，70％的汽輪機(jī)事故是由于葉片損壞引起的。而核電機(jī)組功率大，低壓葉片長度較長導(dǎo)致剛性下降，使得葉片抵抗動(dòng)應(yīng)力的能力下降，容易發(fā)生葉片損壞事故。隨著近年來核電機(jī)組的不斷增加，對于核電機(jī)組低壓長葉片的動(dòng)應(yīng)力計(jì)算需求也愈加迫切。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有核電機(jī)組長葉片的動(dòng)應(yīng)力計(jì)算準(zhǔn)確性低的問題，而提出一種用于核電機(jī)組低壓缸長葉片的動(dòng)應(yīng)力有限元計(jì)算方法。

一種用于核電機(jī)組低壓缸長葉片的動(dòng)應(yīng)力有限元計(jì)算方法具體過程為：

步驟一：計(jì)算葉型表面蒸汽壓力；

步驟二：基于步驟一計(jì)算葉片動(dòng)頻率和共振危險(xiǎn)節(jié)徑；

步驟三：基于步驟一和步驟二計(jì)算葉片動(dòng)應(yīng)力。

所述步驟一中計(jì)算葉型表面蒸汽壓力；具體過程為：

步驟一一：根據(jù)低壓缸通流圖和葉片的型線，獲得葉片的x，y，z坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)，根據(jù)葉片的x，y，z坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)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(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)導(dǎo)入流體計(jì)算軟件，形成流道模型，對流道模型劃分，生成流場網(wǎng)格；

步驟一三：根據(jù)機(jī)組熱力數(shù)據(jù)，使用流體計(jì)算軟件對步驟一二生成的流場網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算，得出常規(guī)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(jì)算葉片動(dòng)頻率和共振危險(xiǎn)節(jié)徑；具體過程為：

步驟二一：基于葉片的圍帶、葉根、拉筋尺寸數(shù)據(jù)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(jù)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(yīng)的轉(zhuǎn)子建立轉(zhuǎn)子幾何模型；

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

轉(zhuǎn)子和葉根接觸部分使用六面體網(wǎng)格，其余部分使用四面體、五面體或六面體進(jìn)行光滑過渡，葉型部分網(wǎng)格長：寬：高為2:1:1，葉片網(wǎng)格數(shù)量15萬，轉(zhuǎn)子網(wǎng)格數(shù)量10萬，共計(jì)25萬。

步驟二三：基于機(jī)組工作溫度、工作轉(zhuǎn)速、葉片和轉(zhuǎn)子的材料數(shù)據(jù)，使用有限元軟件計(jì)算出葉片工作轉(zhuǎn)速情況下的動(dòng)頻率和共振危險(xiǎn)節(jié)徑；具體過程為：

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

計(jì)算得到葉片工作轉(zhuǎn)速情況下的動(dòng)頻率和共振危險(xiǎn)節(jié)徑；

所述蒸汽壓力為步驟一中計(jì)算出的蒸汽壓力；

所述步驟三中基于步驟一和步驟二計(jì)算葉片動(dòng)應(yīng)力；具體過程為：

步驟三一：對步驟一中計(jì)算的常規(guī)工況下葉型表面各處的蒸汽壓力數(shù)據(jù)取4％，則在危險(xiǎn)工況下葉型表面蒸汽壓力分布的上限為步驟一中計(jì)算的常規(guī)工況下葉型表面各處的蒸汽壓力數(shù)據(jù)的4％，下限為步驟一中計(jì)算的常規(guī)工況下葉型表面各處的蒸汽壓力數(shù)據(jù)的-4％；