Численный анализ влияния расстройки параметров на динамические характеристики рабочих колес турбомашин

• Автор: До Мань Тунг
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 197 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЯ РАССТРОЙКИ ПАРАМЕТРОВ НА ДИНАМИКУ РАБОЧИХ КОЛЕС ТУРБОМАШИН

1.1. Проблема колебаний в газотурбинных двигателях

1.1.1. Колебание отдельных лопаток

1.1.2. Колебания настроенных рабочих колес

1.1.3. Колебания расстроенных рабочих колес

1.1.4. Влияние вращения на колебания рабочих колес турбомашин

1.2. Обзор влияния расстройки параметров на динамические характеристики рабочих колес турбомашин

1.3. Методы моделирования рабочих колес турбомашин с расстройкой

1.3.1. Пружинно-массово-демпферная модель

1.3.2. Конечноэлементная модель
1.3.3. Статистическая модель
1.4. Анализ влияния расстройки параметров на долговечность рабочих колес турбомашин
1.5. Расчетно-экспериментальные методы оценки влияния расстройки параметров на характеристики колебаний рабочих колес турбомашин
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАССТРОЙКИ РАБОЧИХ КОЛЕС ТУРБОМАШИН. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ТУРБОМАШИН
2.1. Анализ свойства циклической симметрии
2.1.1. Анализ свойства циклической симметрии с использованием отдельных подструктур
2.1.2. Анализ свойства циклической симметрии с использованием целых подструктур
2.2. Разработка модели возбуждающих газодинамических нагрузок
2.3. Метод конечных элементов в динамике деформируемых тел
2.3.1. Основные алгоритмы метода конечных элементов
2.3.2. Применяемые конечные элементы
2.4. Применение метода конечных элементов в анализе прочности деталей турбомашин
2.4.1. Задачи статического напряжённо-деформированного состояния деталей турбомашин
2.4.2. Определение характеристик колебаний деталей турбомашин
2.5. Программная реализация метода конечных элементов при исследовании влияния расстройки параметров на характеристики колебания рабочих колес турбомашин
2.6. Моделирование расстройки рабочих колес турбомашин
2.6.1. Реализация расстройки
2.6.2. Виды растройки параметров рабочих колес
2.6.3. Варианты расстройки лопаток
2.7. Выводы
ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ РАБОЧИХ КОЛЕС ТУРБОМАШИН
3.1. Исследование собственных колебаний кольцевых пластин с использованием кольцевых конечных элементов
3.2. Метод циклической симметрии (МЦС) для исследования собственных колебаний рабочих колес
3.3. Метод моделирования рабочих колес на основе пружинно-массовой модели для исследования их вибрационных характеристик
3.3.1 Математическое моделирование рабочего колеса на основе пружинно-массовой модели
3.3.2. Определение эквивалентных параметров модели
3.3.3. Результаты исследования
3.4 Исследование влияния вращения на собственные колебания рабочих колес турбомашин

3.5. Программа для исследования собственных колебаний рабочих колес с учетом влияния вращения (РКУКВО)
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ РАССТРОЙКИ ПАРАМЕТРОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ КОЛЕБАНИЙ РАБОЧИХ КОЛЕС
4.1. Исследование колебаний рабочих колес с расстройкой на основе пружино-массовой модели
4.1.1. Моделирование расстройки рабочих колес
4.1.2. Математическое моделирование рабочих колес с расстройкой на базе пружинно-массовой модели
4.1.3. Исследование влияния расстройки на характеристики колебаний рабочих колес на основе ПММ
4.2. Исследование колебаний рабочих колес с расстройкой на основе моделирования уменьшенного порядка
4.2.1. Метод моделирования уменьшенного порядка
4.2.2. Математическая модель рабочих колес на основе моделирования уменыненого порядка
4.2.3. Исследование колебаний рабочих колес на основе метода моделирования уменьшенного порядка
4.2.4. Программный комплекс для анализа влияния расстройки параметров на характеристики колебаний рабочих колес (РУГЮМЕШ)
4.3. Экспериментальное и численное исследование для оценки влияния расстройки масс лопаток на колебания рабочих колес турбомашин
4.3.1. Оборудование и подготовка эксперимента
4.3.2. Результаты экспериментальных и численных исследований
4.4. Исследование влияния расстройки на собственные колебания рабочих колес с использованием свойств циклической симметрии
4.4.1. Исследование собственных колебаний рабочих колес без расстройки как ЦСС с порядком симметрии N/

ционарных и переходных режимах работы. Для лопаток турбин ведущее место принадлежит возбуждению от парциальности подвода пара или газа и кромочных следов соплового аппарата;
- оценка демпфирования в материале (а), конструкционного демпфирования (б), аэродинамического демпфирования (в) и демпфирования от ударных эффектов (г). Для турбинных лопаток и пакетов основную роль играет, демпфирование вида (а) и (б);
- расчет отклика (динамических перемещений и напряжений) рабочих колес с расстройкой на стационарных и переходных режимах, уточненные двух или трехмерный анализ напряжений в местах концентрации, суммирование статических и динамических напряжений с учетом истории нагружения;
- оценка ресурса лопаточных систем, прогнозирование времени образования трещины и разрушения конструкции.
Рис. 1.8. Диаграмма расчета долговечности рабочих колес с расстройкой Общий вид диаграммы для прогнозирования долговечности рабочих колес с расстройкой представлен на рис. 1.8.
Усталостные разрушения составляют основной вид разрушения и нередко приводят к тяжелым последствиям. Разрушение происходит без заметной пластической деформации и, как правило, на поверхности детали от забоин, рисок, в местах концентрации напряжений. Процесс усталостного разрушения можно разделить на несколько фаз: 1) фаза свободная от трещины;