|
|
题目：
雅宝题库答案：
****此区域为收费内容**** 需支付 1 知识币后可查看，1币=0.01元查看答案
雅宝题库解析：
涡轮是燃气轮机的核心部件之一，涡轮转子叶片是高温、高负荷、结构复杂的典型热端结构，其性能和可靠性直接关系到燃气轮机的性能、耐久性、可靠性和寿命。对涡轮而言，现代先进燃气轮机均有高温、高压和高转速的“三高”特性。涡轮内部流场是非常复杂的粘性、非定常三维运动，不可避免地出现主要由各种涡系构成的二次流。这些流动现象，很难进行高精度的捕捉，再加之流固耦合的作用，非定常的流场分析将会更加困难。这些无论是对涡轮的气动性能还是安全性，都有很大的影响。涡轮转子叶片在发动机工作时，除承受转动产生离心力、离心弯矩和离心扭矩外，还受到气动力产生的弯矩、扭矩和轴向力的作用。另外，流场的非定常气动载荷也可能会对涡轮转子叶片产生复杂的激振，可能会导致叶片的长期高周激振而发生高周疲劳断裂。因此，开展基于流固耦合的非定常流动数值模拟来研究流场与结构的相互作用，对于考察涡轮的流动特性和叶片的动力响应具有重要意义。本文结合使用CFD和CSD程序，在流固耦合平台上对非定常流场与叶片结构的相互作用进行数值模拟计算，并通过涡轮的模型试验，验证了数值模拟计算的可行性和可靠性。主要分为四个部分：（1）采用商业软件ANSYS CFX进行低压涡轮的定常流场数值模拟，意在初步判断涡轮的流动特性，验证设计的合理性和可行性，同时为基于流固耦合的非定常数值模拟提供初场。结果表明该涡轮流动稳定，没有出现大规模的分离，转子叶片的叶尖位置出现明显的二次流；（2）以上一步的定常数值模拟结果为初场，进行基于流固耦合的三维非定常数值模拟。与定常模拟的结果相比，耦合计算下的叶盆的静压分布并没有出现明显的变化，而叶背的静压在幅值和范围上都出现明显的下降；通过对沿流向不同位置的流场进行分析发现，叶片的叶尖尾缘附近流场出现了明显的二次流扰动。对转子叶片叶尖尾缘附近的网格点进行位移监控，得到了稳定的网格振动特性；（3）对转子叶片进行不同转速下的固有模态分析，获得该涡轮的共振转速图，从而确定了该涡轮从起动至设计点工作状态的四个共振转速。通过叶片叶尖和叶中的四个特征节点，提取了叶片耦合计算过程中的变形和应力变化情况，结果表明，叶片振动呈现出非常稳定周期性，主振频率为设计转速下叶片的一阶固有频率。另外，将叶片表面的定常气动载荷加载到涡轮转子叶片进行结构响应分析，同时与耦合计算的结构响应进行对比。结果显示，相比于定常载荷的结果，非定常载荷下转子叶片的最大位移和最大应力均出现了很明显的降低，且应力的构型出现了明显的变化；（4）通过相似原理对涡轮进行模化验证性试验，获得涡轮的总体性能参数和流场气动参数。通过将定常和耦合非定常计算结果与试验结果对比得出，耦合计算更加接近试验结果，验证了涡轮设计的可行性和合理性，流固耦合非定常数值模拟在涡轮性能计算上具有更高的精度。 |
上一篇：分体式卫星嵌入式仿真平台设计下一篇：基于干扰观测器控制的卫星姿态控制方法研究
|
发表于 2022-5-1 15:46:45
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
QQ登录
