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《大连理工大学》 2011年
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燃气轮机涡轮叶片气动载荷与动态特性研究

于贵齐  
【摘要】:涡轮叶片是燃气轮机的主要零部件之一,它在高温、高压、高速、恶劣且相当复杂的环境下工作,承受着离心力、气动力、温度应力等循环交变载荷与动载荷作用,叶片容易发生疲劳破坏。而气动载荷激振力是引起涡轮叶片振动疲劳失效的主要因素,叶片的固有振动特性分析是研究涡轮叶片振动疲劳问题的基础,所以本文就涡轮叶片气动载荷、振动特性、振动参数和疲劳寿命进行了研究。 首先,推导了燃气轮机转子叶片气动载荷激振力的表达式,用MATLAB仿真分析得到气动激振力的载荷谱,并对周向力进行了谐波分析,得到了其频谱图和各阶谐波分量。 其次,用ANSYS Workbench软件对涡轮叶片进行了三种不同边界条件下有预应力的模态分析,得到叶片在各边界条件下的固有频率、振型等动态特性参数。比较了不同边界条件下叶片动态特性参数的差异,分析得到叶片易损坏的危险部位。结合气动载荷分析结果讨论了涡轮叶片在气动载荷下可能发生的共振情况。 最后,根据模态分析结果,选取叶片关键部位进行了谐响应分析,得到各部位位移随频率的变化曲线,验证了低阶频率对叶片整体振动影响较大,而高阶频率对叶片局部振动影响较大的结论。初步建立了叶片疲劳寿命的有限元计算模型,计算得到其寿命分布的初步结果。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TK473

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