本例以分析渦輪葉片的固有振動特性為主，忽略阻尼的作用，故為對無阻尼自由振動系統的分析研究。
基本介紹
- 中文名：渦輪工作葉片的振動特性分析
本例以分析渦輪葉片的固有振動特性為主，忽略阻尼的作用，故為對無阻尼自由振動系統的分析研究。
渦輪工作葉片是燃氣輪機中最重要的零部件之一，在高溫高壓下，承受離心力和氣動力,以及振動、腐蝕、氧化等作用，工作環境十分惡劣，因此葉片故障時有發生，約占燃氣輪機事故的40%以上 ，造成的損失也往往占燃氣輪機事故損失的一半左右。從這個意義上說，一台燃氣輪機性能的好壞取決於葉片設計的合理與否。目前，通過加長葉片(增大流通面積)，和提高機組轉速(增大葉片承受能力)來滿足發電及各種動力裝置容量的急速擴大，是可行且普遍的方法。這不僅導致葉片的工作應力增大，更為重要的是，還會導致葉片在其工作轉速的範圍內發生共振從而產生故障，高周疲勞的可靠性也因而降低。因此，對葉片的振動特性進行分析研究，以確保其在發動機工作轉速範圍內不發生共振並提高其高周疲勞的可靠性是非常重要的。研究葉片固有振動特性以排除葉片故障，提高可靠性，一直是燃氣輪機設計、生產和使用中十分關注的問題。
本例以分析渦輪葉片的固有振動特性為主，忽略阻尼的作用，故為對無阻尼自由振動系統的分析研究。
建模與分網
本例的建模、計算、後處理工作均是在軟體ANSYS完成的。由於QQ109型地面燃氣輪機共有兩級動力渦輪，它們從外形到工作環境均類似，分析方法也相同，故本文以第一級葉片進行分析為例。
渦輪葉片實體模型如圖1，葉片格線如圖2。
固有振動特性分析
本例列舉了不同的溫度場條件(常溫和100%轉速下的溫度分布)、邊界條件(簡單邊界條件：第一道榫齒工作面全約束；複雜邊界條件：第一道榫齒工作面全約束及葉冠周向兩側工作面法向位移協調)和轉速條件(六種工作轉速，即0%，75%，85%，95%，100%，105%的工作轉速)，對葉片固有振動特性結果作對比分析。
葉片的固有振動頻率值是取決於其幾何形狀和材料的，隨同葉片溫度分布、約束形式、和旋轉速度的不同，葉片的固有振動頻率將有所改變：
* 溫度場條件對固有振動頻率的影響
渦輪工作葉片是燃氣輪機中最重要的零部件之一，在高溫高壓下，承受離心力和氣動力,以及振動、腐蝕、氧化等作用，工作環境十分惡劣，因此葉片故障時有發生，約占燃氣輪機事故的40%以上 ，造成的損失也往往占燃氣輪機事故損失的一半左右。從這個意義上說，一台燃氣輪機性能的好壞取決於葉片設計的合理與否。目前，通過加長葉片(增大流通面積)，和提高機組轉速(增大葉片承受能力)來滿足發電及各種動力裝置容量的急速擴大，是可行且普遍的方法。這不僅導致葉片的工作應力增大，更為重要的是，還會導致葉片在其工作轉速的範圍內發生共振從而產生故障，高周疲勞的可靠性也因而降低。因此，對葉片的振動特性進行分析研究，以確保其在發動機工作轉速範圍內不發生共振並提高其高周疲勞的可靠性是非常重要的。研究葉片固有振動特性以排除葉片故障，提高可靠性，一直是燃氣輪機設計、生產和使用中十分關注的問題。
本例以分析渦輪葉片的固有振動特性為主，忽略阻尼的作用，故為對無阻尼自由振動系統的分析研究。
建模與分網
本例的建模、計算、後處理工作均是在軟體ANSYS完成的。由於QQ109型地面燃氣輪機共有兩級動力渦輪，它們從外形到工作環境均類似，分析方法也相同，故本文以第一級葉片進行分析為例。
渦輪葉片實體模型如圖1，葉片格線如圖2。
固有振動特性分析
本例列舉了不同的溫度場條件(常溫和100%轉速下的溫度分布)、邊界條件(簡單邊界條件：第一道榫齒工作面全約束；複雜邊界條件：第一道榫齒工作面全約束及葉冠周向兩側工作面法向位移協調)和轉速條件(六種工作轉速，即0%，75%，85%，95%，100%，105%的工作轉速)，對葉片固有振動特性結果作對比分析。
葉片的固有振動頻率值是取決於其幾何形狀和材料的，隨同葉片溫度分布、約束形式、和旋轉速度的不同，葉片的固有振動頻率將有所改變：
* 溫度場條件對固有振動頻率的影響
