一、向心透平叶轮振动强度的有限元分析(论文文献综述)
黄仕豪[1](2021)在《流线隧道式压气机结构设计及强度研究》文中进行了进一步梳理发动机性能的不断增强使得涡轮增压器的压比和转速不断提高,压气机工作轮的机械、气动与热负荷也随之增加。另外压气机工作轮的使用寿命要求更长,成本要求更低,使得传统的叶片式工作轮对材料性能的要求大幅度增加。新型隧道式工作轮(隧道轮)作为一种闭式旋转机械,在具有强度更高,泄露损失小,流线设计优化空间大,适应更高转速等优势的同时还能降低对材料性能的要求。隧道轮在工作过程中主要承受高速离心载荷,以及空气气动载荷、压缩空气热量产生的温差热载荷和不均匀流场相互作用产生的振动交变负荷等,受力情况极为复杂。因此,在研究隧道轮的强度时,需要综合考虑气动、传热、结构和强度等多个学科,采用多物理场耦合求解的方法,才能够获得更为准确的隧道轮应力及振动情况。本文以某新设计的单级低压比隧道式压气机工作轮为研究对象,采用多物理场耦合求解的方法,计算并分析了不同载荷与工况下隧道轮的应力及振动情况,为确保流线隧道式压气机能够安全可靠的运行提供了基础。主要研究内容如下:首先,根据隧道轮的相关参数,设计流线隧道式压气机的进气道、扩压器与蜗壳,并建立流线隧道式压气机的气动计算模型,研究了恒定转速下不同工况对隧道轮流域温度、压力的大小和分布的影响,结果表明,隧道轮出口部位的温度和压力会随着流量的下降而增加。其次,建立流线隧道式压气机工作轮的有限元计算模型,根据气动计算所得隧道轮流域的温度、压力分布,采用多场耦合求解的方法,分析了不同工况、不同载荷对隧道轮的应力及变形的影响,研究表明:不同载荷对隧道轮应力大小和分布情况影响程度的大小依次是离心载荷、温度载荷与气动载荷;温度载荷与气动载荷均会在离心载荷的基础上使隧道轮的等效应力增加;在不同的工况,小流量工况下隧道轮的等效应力最大。基于上述研究结果,研究了综合考虑载荷与工况时隧道轮强度校核的方法,同时根据该方法校核了该隧道轮的强度,并计算了隧道轮的低周疲劳临界转速和极限转速。最后,研究了不同载荷作用产生的预应力对隧道轮模态的影响,结果表明:不同载荷对隧道轮的模态产生的影响可以忽略不计。
冯永志,姜东坡,李翔宇,杜秋晚,单维佶,谢永慧[2](2020)在《多种载荷下超临界二氧化碳向心透平变形及应力研究》文中研究表明基于超临界二氧化碳(SCO2)工质的动力循环系统是目前先进动力系统的研究热点和发展方向,向心透平作为SCO2动力循环中的核心部件,其运行的安全性至关重要。本文采用热流固耦合分析方法,对一SCO2向心透平叶轮进行了强度特性分析,得到了多种载荷对于叶轮变形和应力分布的影响。结果表明:温度载荷对于变形大小占据主导地位,气动载荷及离心力载荷对变形影响较小,全部载荷工况下叶轮最大总位移为2.421 mm,位于叶轮轮盘外径处;离心力载荷对等效应力贡献最大,温度载荷导致叶轮叶片根部前缘圆角处的应力集中,气动载荷对叶轮等效应力贡献较小,全部载荷工况下叶轮最大等效应力为267.91 MPa,位于叶轮轮背向凸台段过渡圆弧处。
魏巍[3](2020)在《小容量混流式汽轮机气动设计研究》文中研究表明分析了轴流式汽轮机,尤其是公司主打的功率低、级数少的小型轴流式汽轮机的缺点,在此基础上提出了混流式汽轮机的概念,以摆脱轴流汽轮机的固有局限,实现更优的性能。对前人的研究工作,从向心式透平的研究和应用、汽轮机调节级的性能预测研究两个方面进行了调研和总结。根据公司常见机型的参数范围,选取了一组设计参数,据此分别设计一台混流式和轴流式汽轮机,并对比分析两者性能差异。制定了混流式、轴流式汽轮机的调节级与压力级组的设计流程;推导得出了适用于向心级和轴流级的摩擦、鼓风、斥汽损失公式;提出了用调节特性曲线评价汽轮机整机性能的方法。完成了调节级的一维热力设计、叶片选型及流道造型、三维CFD计算;并完成了压力级组的一维热力设计和变工况性能计算;由此得到调节级和压力级各自的特性图,并据此求解出调节特性曲线。最后依据全周计算,校核了设计工况下的轮室损失。研究结果表明,针对公司常见的设计指标,采用混流式结构,并直接沿用轴流式汽轮机叶型库,而不作任何叶型优化,在整个变工况运行范围内比轴流式汽轮机提升功率约0.75%~1.8%,其中设计点可提升0.93%。
余海[4](2020)在《旋转机械叶片高周疲劳预测方法研究》文中进行了进一步梳理旋转机械作为现在工业中不可或缺的动力设备,其主要部件叶片的安全性对于工业正常与生产生活极为重要。而对旋转叶片的振动数值模拟分析,以及在气动因素影响下的叶片安全性分析,进行疲劳寿命估计,是叶片在设计中避免故障以及叶片运行中出现故障时的进行故障根本原因分析的有效手段。文章首先阐述了有限元方法,对某典型透平机械叶片设计阶段的模态分析,计算叶片的静/动模态频率。结果表明叶片在低阶(1阶)模态下静/动频变化相对高阶模态较大,同时绘制坎贝尔图,判断叶片是否发生共振。然后,通过模拟某轴流风机动叶片在大转角下出现叶片裂纹故障问题分析。研究了由“能量法”推导出模态气动阻尼比的过程,以及不同叶间相位角状态下的各叶片的位置关系式。并揭示了动叶片在不同转角与不同叶间相位角下各阶模态气动阻尼比的变化规律。通过叶片坎贝尔图分析可能出现共振状态下的转速,并提出微调方案,阐明转速与叶片非定常气动力与动应力的关系。通过计算发现,在额定转速附近微调转速,可以相应减小叶片所受动应力大小,同时使风机叶片避免长期处于大转角下运行。针对高速叶轮激振与叶片振动试验台,选取叶轮与轴的连接部分-胀紧套进行相应的强度分析,介绍了胀紧套的结构与工作特点。选择不同材料,不同转速时计算胀紧套与叶轮静结构强度,以及不同预紧力下胀紧套外套的轴向位移量关系曲线,在后续实验中,需要进一步对胀紧套连接叶轮的合理转速进行进一步实验。最后通过非接触式测量方法对某A、B、C三个叶片进行振动监测测量,并与有限元分析模态应变-幅值结果对比,结果说明有限元计算方法的可行性,但实验的部分还需进一步的优化,以达到降低误差的目的。
陈磊[5](2020)在《新型进气结构氦透平膨胀机流动特性研究》文中认为氦透平膨胀机是氦制冷系统中的关键制冷机械部件。氦透平膨胀机传统的蜗壳结构型式普遍采用的是蜗牛型结构,该结构型式较为复杂,蜗壳圆弧壁面精加工时所受阻碍较大,并且易受切削经验误差的影响,进而影响着蜗壳气动性能。为了克服传统蜗壳结构加工时遇到的问题,本论文开展了一种新型的筒体蜗壳结构氦透平膨胀机的研究工作,主要包括新型筒体蜗壳氦透平膨胀机的内部流动特性研究及不同筒体蜗壳结构对氦透平膨胀机性能的影响研究。针对新型氦透平膨胀机内部流动过程,本论文建立了数学模型,并采用NUMECA商业软件进行数值模拟。借助一维设计理论与数值模拟相结合的研究方法,本论文首先对新型筒体蜗壳氦透平膨胀机进行全流道内部流动特性研究,整体上掌握新型筒体蜗壳对氦透平膨胀机总体性能的影响规律。本论文主要探究了筒体蜗壳内部压力、温度和速度等参数的变化特点以及喷嘴和工作轮S1流面、S2流面和叶片表面上的各项流动参数分布特点,并对全流道的内部流动损失进行了深入分析。研究结果表明,在新型筒体蜗壳进气结构下,氦透平膨胀机整体内部流动情况良好,等熵效率高于设计要求,说明了新型筒体蜗壳氦透平膨胀机总体性能良好,具有重要的应用意义。本论文采用控制变量法对新型筒体蜗壳进气管位置高度、进气角度和偏心距离三种进气结构参数分别进行了六水平的算例设计,并对所有设计算例进行了不同流量工况下的数值模拟。基于数值模拟结果,对新型筒体蜗壳的内部流线、出口平面上流动参数以及喷嘴半叶高截面位置处气流的变化情况进行了详细分析,进一步掌握了新型筒体蜗壳氦透平膨胀机的整机性能。此外,通过不同算例组数值模拟结果的对比,研究发现,当进气管位置达到一定高度时,进气管位置高度对透平膨胀机总体性能的影响将不明显,此时,改变进气角度和偏心距离对透平膨胀机总体性能的影响均不明显。
邓名威[6](2020)在《氢燃料电池用超高速离心空压机系统设计及实验研究》文中指出在构建全球绿色环保生活环境的背景下,燃料电池汽车是未来汽车的重要发展方向。燃料电池汽车依靠电堆系统提供动力,空压机作为质子交换膜燃料电池系统的重要部件,其性能的优劣直接决定电堆系统的能量转换效率,并最终影响燃料电池汽车的综合性能。离心式空压机由于具有无油、体积小、能效高等突出优势,被视为是质子交换膜燃料电池系统用空压机的最佳选择。发展并研制燃料电池乘用车用离心式空压机对于推进我国燃料电池汽车技术的进步与产业的整体发展都具有重要意义。基于此,本文设计并制作一款通过永磁同步电机驱动、利用空气箔片轴承支撑的燃料电池乘用车用离心式空压机,空压机额定功率5 k W,额定转速150 krpm,流量50 g/s,压比2.1。具体研究内容包括:针对空压机的总体性能设计指标,设计空压机系统的整体方案,并通过分析获得电机的具体参数、材料以及匹配的驱动变频器;设计了叶轮压缩与密封系统,为确保系统性能与效率,空压机叶轮选择半开式叶轮,密封选择独立的迷宫气封环;从硬件与软件两方面设计了空压机转子振动测控平台。基于Heshmat提出的“四步法”设计流程对空压机转子-轴承系统进行了详细设计。首先依据空压机整体尺寸要求与空气箔片轴承相关经验公式确定了系统径向与推力轴承的具体尺寸;然后基于Link-Spring箔片轴承计算模型得到径向箔片轴承的静动态刚度与阻尼系数;接着建立了转子动力学有限元分析模型,对设计的转子轴承系统进行转子动力学分析,验证了转子轴承系统临界转速与轴承刚度裕度;最后根据转子的结构尺寸,对转子做旋转离心应力计算,并基于有限元分析方法验证了转子强度及选材的合理性。利用有限元方法对空压机的热特性进行了仿真分析并设计了空压机冷却系统。计算分析了空压机电机损耗,通过对电机进行磁热有限元分析,获得了空压机温度分布。针对空压机发热严重的问题,为空压机设计螺旋槽水冷以及气冷通道,并详细设计了螺旋水槽的结构参数。最后建立耦合冷却水道的电机热分析有限元模型,计算加入散热系统后的空压机温度分布。仿真结果表明:空压机最高温度为155℃,位于电机定子铁芯。搭建了空压机样机,对空压机整机性能进行了系统的测试。加工空压机零部件并搭建空压机样机与相应的转子振动测试系统,制作整周型与三瓣型径向箔片轴承,基于两种轴承分别进行空压机系统的稳定性实验,基于实验结果分析了不同轴承间隙对空压机转子系统振动特性的影响;根据分析结果,通过优化轴承间隙、增强轴承结构刚度等方式增加空压机稳定运行转速,最终实现了空压机在145 krpm转速状态下的稳定运行,验证了设计方案的合理性以及轴承转子系统技术的可行性。
刘智超[7](2020)在《自走式风水灭火机的设计与研究》文中指出地球的环境正在逐渐恶化,其主要原因之一是森林面积的骤减,自1900年以来,在全世界森林面积每年都会消失1600公顷。森林面积的消失导致了土壤沙化严重、空气质量变差、水资源质量降低;在人类社会方面,导致社会经济的发展放缓,减慢社会的进步。森林面积骤减的主要原因之一就是森林火灾,对于森林火灾我国一直在加大林间灭火装备的设计与研发。针对复杂的林间环境,林间灭火装备如何进入以及自由行走是现阶段研发的主要内容,所以设计一款可以在林间自由行走,结构与操作简单的林间灭火装备已经成为我国针对林间灭火领域的关键任务。本文对森林火灾的灭火原理进行了分析和探讨,确定了机器的灭火方式;并对轴流风机与细水雾喷头的基本理论进行讨论,了解其主要组成部分、主要性能参数和基本方程。结合林间灭火设备的设计要求,设计了一款以履带式底盘为基础,将喷雾机构与履带底盘组合在一起的林间灭火设备。对自走式风水灭火机中的关键零部件履带底盘、喷雾机构、轴流风机、整机机架以及喷头进行了理论计算以及结构设计,并对喷头零件进行优化设计,为灭火机后续产品的开发提供了依据和方向。用fluent软件对自走式风水灭火机喷雾部分的风筒内部流场进行分析,探究风机内部流动特性及风机性能影响因素,得到风筒出口流量速度,验证风筒设计的合理性,确保机器的灭火性能。用Ansys软件对对自走式风水灭火机的整机机架进行有限元分析,通过对整机机架进行静力学分析,获得应力、应变和变形云图,对其强度与刚度进行校核;通过模态分析得到整机机架的固有频率,确保结构设计的安全合理,并对其他关键零部件的设计提供思路。本文设计的自走式风水灭火机结构简单,体积小,可靠性较高,能有效的解决目前森林灭火操作困难等问题,保证了森林灭火人员的安全和灭火效率,为该行业未来的发展方向提供了新思路。
陶加银,刘乐,巫志华[8](2019)在《有机朗肯循环向心透平气流激振及动应力分析》文中认为针对350 kW有机朗肯循环机组在满负载试验下发生叶片断裂故障的现象,在不改变蜗壳的前提下,对该向心透平的喷嘴和叶轮进行优化,包括优化喷嘴叶片的数量、型线和优化叶轮流道等。针对优化前后的向心透平进行非定常流场计算,并在额定工况下对新叶轮进行瞬态动力学分析。结果表明:新叶轮受到的气流激振力急剧降低;新叶轮平均应力很小,动应力非常小;新叶轮具有足够的静态和动态安全性。
高天宇[9](2019)在《磁悬浮高速永磁发电机设计及综合优化技术研究》文中进行了进一步梳理应用于低温热源有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)透平膨胀发电系统的磁悬浮高速永磁同步发电机(High-speed Permanent Magnet Generator,HSPMSG)具有转速高、功率密度大、工作环境特殊等特点,其设计过程需要综合考虑多物理场性能参数。本文对HSPMSG的综合设计及优化技术进行了研究,具体内容如下:首先,基于HSPMSG的设计特点对发电机拓扑结构进行选择。使用场路结合法分析了HSPMSG的设计过程并完成了定转子电磁结构设计,基于有限元法(Finite Element Method,FEM)获得了发电机不同负载条件下的运行参数,并通过对一套磁悬浮电机对拖实验台进行电参数测试实验,检验了设计过程中使用的电磁场有限元分析方法的准确性。其次,对磁悬浮HSPMSG转子强度和动力学性能进行详细分析。根据转子运行工况特点使用解析法对护套厚度和过盈量进行设计,并基于有限元强度分析结果验证了设计方法的有效性;使用分步动力测试和有限元模型修正方法获得了设计转子准确的三维动力学模型,在磁悬浮柔性支承条件下分析了转子临界转速和不平衡响应,各动力学性能均符合相关设计标准要求。为了准确计算HSPMSG高频运行下的电磁损耗,对铁芯所用硅钢片进行损耗特性测试并分析得到损耗系数随频率的分布规律,基于有限元法对不同负载条件下HSPMSG定转子电磁损耗进行详细分析,并通过解析法与计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)法的综合分析,获得了有机工质环境下转子风磨损耗随进风量的变化规律。对ORC系统内HSPMSG的冷却方式结合实际ORC系统进行了设计。对发电机总体散热方案进行了研究,分析了不同冷媒的散热效果并通过温升对比确定了最终的散热结构。综合使用CFD、FEM和等效热路法对液冷和气冷系统参数进行设计,并基于FEM分析了整流负载工况下HSPMSG的定转子温度分布,结果表明各部分温升均符合设计要求。最后,针对ORC系统内磁悬浮HSPMSG转子损耗大的问题对定转子结构进行了综合优化设计。使用Isight软件对磁悬浮发电机各物理性能的计算方法进行集成并使用径向基神经网络构造各物理场代理模型,消除了无关结构变量对优化过程的影响。基于自适应模拟退火算法对转子损耗进行综合优化,获得了结构参数的全局最优解。优化结果使转子损耗降低了15.3%,同时其他物理性能均符合约束要求。
邵龙[10](2017)在《ORC系统向心透平膨胀机动态特性研究》文中研究指明应用有机朗肯循环(ORC)将低品位热能转换为高品位电能,适用于工业废热、地热能、海洋温差能等领域。ORC系统具有结构简单、环境友好、无有害气体排放等特点,其关键的换能设备是有机工质膨胀机。本文在实验室搭建的ORC低温余热发电实验平台上,对自主设计的向心透平膨胀机进行性能研究。分别研究了向心透平的工作性能和转子系统的振动特性;对向心透平流动特性、转子系统临界转速以及不平衡响应特性进行了实验和数值研究,并优化了透平的结构。以R123为工质,实验研究了向心透平及其系统的性能变化规律。对向心透平转轴的径向振动进行了测量,研究了转子系统的振动特性。结果表明:随着工质流量的增加,透平转速增大,存在最佳转速,使得向心透平等熵效率最大;随着热源温度的升高,最佳转速不断增大;随着冷源流量的增加,向心透平的压比、转速以及膨胀功率不断增加,系统热效率逐渐升高;随着透平转速的增加,转轴径向振动幅值增加,振动峰值的特征频率增大;向心透平的最高转速达到54850r/m,等熵效率最大值为83.6%,膨胀机最大功率为3.041kW,达到设计要求。使用ANSYS Fluent软件,建立向心透平内部流动的单流道数值计算模型,研究不同的导叶安装角、导叶静叶数以及动叶的非可展直纹抛物面对内部流动特性的影响;根据实验数据,对比工质流量、膨胀功率以及等熵效率等参数的计算值,验证了单流道模型的正确性;根据数值研究结果,对透平结构进行了优化,导叶优化后,周向速度提高7.4%,速度系数提高1.12%;动叶优化后,叶轮效率提高1.05%,最大叶轮效率为90.3%。向心透平整级优化后,总-静效率提高1.7%。利用ANSYS Workbench软件,对叶轮进行了模态分析,得到叶轮和转子前八阶固有频率及振型,并对向心透平转子系统进行临界转速分析。结果表明:预应力下的叶轮固有频率大于无预应力的情况,离心力对叶轮的刚化作用明显;实验用转子系统一阶临界转速为33218r/min,二阶临界转速为65061 r/min;随着轴承支撑刚度的增加,临界转速先快速增大后逐渐缓慢增加,选取转子系统的轴承刚度为1×108N/m较为合理;随着转轴轴尾伸长量的增加,转子临界转速不断减小;随着叶轮密度的增加,临界转速将逐渐减小。通过灵敏度分析发现,转子临界转速受轴承刚度的影响最大,叶轮密度的影响次之,而转轴轴尾伸长量对转子临界转速的影响程度最小。编写ANSYS APDL程序,结合转子模态以及临界转速分析结果,进行了向心透平转子系统的不平衡响应分析,分别研究了转子结构参数、不平衡量位置以及平衡精度与响应幅值的关系。结果表明:当转轴直径的增大,转子系统各结点不平衡响应幅值减小;当轴间跨距的增加,叶轮结点的响应幅值逐渐增大,轴尾结点的不平衡响应幅值先减小后增大,轴承结点的不平衡响应幅值增大;当轴尾长度增加,转子系统各结点不平衡响应逐渐减小;在相同平衡精度下,叶轮离两轴承中间点距离增加时,转子系统各结点的响应幅值先减小后增大;在不平衡位置一定时,当平衡精度逐步降低,转子各结点的响应幅值均出现相应增加。
二、向心透平叶轮振动强度的有限元分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、向心透平叶轮振动强度的有限元分析(论文提纲范文)
(1)流线隧道式压气机结构设计及强度研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题的研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 流线隧道式压气机数值模拟相关理论 |
2.1 流体动力学分析相关理论 |
2.1.1 现代CFD技术 |
2.1.2 控制方程 |
2.1.3 湍流模型 |
2.2 温度场分析相关理论 |
2.2.1 导热微分方程 |
2.2.2 边界条件 |
2.3 强度分析相关理论 |
2.3.1 屈服准则 |
2.3.2 压气机工作轮应力计算方法 |
2.4 模态分析相关理论 |
2.5 多场耦合问题相关理论 |
2.5.1 多场耦合现象与研究方法 |
2.5.2 隧道轮在工作过程中的多场耦合问题 |
2.5.3 基于多场耦合的隧道轮强度及模态的计算方案 |
2.6 本章小结 |
3 流线隧道式压气机结构设计、建模与仿真计算 |
3.1 流线隧道式压气机结构设计及模型的建立 |
3.1.1 流线隧道式压气机进气道参数设计 |
3.1.2 流线隧道式压气机扩压器参数设计 |
3.1.3 流线隧道式压气机蜗壳参数设计 |
3.1.4 流线隧道式压气机模型的建立 |
3.2 网格划分 |
3.3 求解设置 |
3.4 流场计算结果 |
3.5 计算模型的试验验证 |
3.6 本章小结 |
4 流线隧道式压气机工作轮多场耦合应力及振动研究 |
4.1 隧道轮有限元计算模型的建立 |
4.2 隧道轮温度场和压力场的计算。 |
4.2.1 耦合场之间的数据传递 |
4.2.2 隧道轮热稳态计算 |
4.3 多场耦合作用下隧道轮的应力计算 |
4.3.1 单一载荷作用时隧道轮的应力与变形 |
4.3.2 多种载荷耦合作用时隧道轮的应力及变形 |
4.3.3 不同载荷对隧道轮应力及变形影响的定量分析 |
4.3.4 不同工况下流热固三场耦合时隧道轮的应力及变形 |
4.3.5 隧道轮强度校核 |
4.3.6 隧道轮低周疲劳临界转速、极限转速的确定 |
4.4 隧道轮模态计算与分析 |
4.4.1 隧道轮模态的计算方法 |
4.4.2 隧道轮静频的计算分析 |
4.4.3 隧道轮动频的计算分析 |
4.5 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表的论文及取得的研究成果 |
致谢 |
(2)多种载荷下超临界二氧化碳向心透平变形及应力研究(论文提纲范文)
1 数值模型 |
1.1 几何模型 |
1.2 单向热流固耦合方法 |
1.3 控制方程 |
1.4 网格及边界条件 |
2 CFD计算结果 |
3 有限元强度计算结果 |
4 结论 |
(3)小容量混流式汽轮机气动设计研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
缩写、符号清单和术语表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 轴流式汽轮机的局限 |
1.1.2 混流式汽轮机的优势 |
1.1.3 本课题的研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 向心透平的应用和研究 |
1.2.5 调节级相关研究 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 设计研究的基础理论与方法 |
2.2 研究思路和设计指标 |
2.2.1 课题研究思路 |
2.2.2 汽轮机设计指标 |
2.3 汽轮机设计流程 |
2.3.1 设计流程总览 |
2.3.2 调节级设计流程 |
2.3.3 压力级设计流程 |
2.3.4 整机性能求解和校核 |
2.4 设计关键技术 |
2.4.1 摩擦、鼓风、斥汽损失经验公式 |
2.4.2 调节特性曲线定义及求解方法 |
2.4.3 轮室损失校核方法 |
2.4.4 对压力级进口边界条件的分析 |
2.5 设计软件介绍 |
2.6 本章小结 |
3 向心式调节级设计 |
3.2 设计约束条件 |
3.3 一维热力设计 |
3.3.1 设计工具及方法 |
3.3.2 设计思路 |
3.3.3 设计过程及结果 |
3.4 子午流道设计及叶片选型 |
3.4.1 设计思路 |
3.4.2 设计结果 |
3.5 CFD分析 |
3.5.1 分析方法 |
3.5.2 分析结果 |
3.6 本章小结 |
4 轴流式调节级设计 |
4.2 设计约束条件 |
4.3 一维热力设计 |
4.3.1 设计工具及参数 |
4.3.2 设计结果 |
4.4 流道设计及叶片选型 |
4.4.1 设计结果 |
4.5 CFD分析 |
4.5.1 分析方法 |
4.5.2 分析结果 |
4.6 本章小结 |
5 压力级组设计 |
5.2 设计约束条件 |
5.3 一维热力设计 |
5.3.1 设计思路及准则 |
5.3.2 设计工具及参数 |
5.3.3 设计结果 |
5.4 非设计点一维热力分析 |
5.5 本章小结 |
6 汽轮机整机性能求解 |
6.2 调节级特性图求解 |
6.2.1 损失修正 |
6.2.2 特性图求解 |
6.3 整机调节特性曲线求解 |
6.4 轮室损失校核 |
6.5 最大应力工况分析 |
7 结论和展望 |
7.2 主要研究结论 |
7.3 未来工作展望 |
7.3.1 新叶型的设计探索 |
7.3.2 部分进汽损失的精确修正 |
7.3.3 超音向心级的研发 |
7.3.4 混流式汽轮机适用场合的探索 |
参考文献 |
(4)旋转机械叶片高周疲劳预测方法研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源及研究背景 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 叶片气动弹性问题国内外研究现状 |
1.2.2 叶片振动响应分析方法 |
1.2.3 叶片振动试验测试技术与高速测试试验台叶轮(片)工装固定 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 叶片振动特性分析 |
2.1 概述 |
2.2 有限元法及计算软件 |
2.2.1 有限元分析方法 |
2.2.2 ANSYS Workbench软件 |
2.3 叶片振动特性分析 |
2.3.1 叶片振动 |
2.3.2 模态分析 |
2.3.3 叶片模态计算 |
2.3.4 坎贝尔图绘制 |
2.4 本章小结 |
第三章 叶片气动阻尼和气动载荷激励下振动响应分析 |
3.1 概述 |
3.2 叶片气动阻尼比计算方法 |
3.2.1 CFX软件及计算方法 |
3.2.2 叶片气动阻尼和能量法 |
3.2.3 叶片位置与叶间相位角关系 |
3.3 叶片颤振分析 |
3.3.1 叶片模型与扩展文件提取 |
3.3.2 流场建模 |
3.3.3 气动颤振分析 |
3.3.4 叶片气动阻尼计算结果 |
3.4 非定常气动力分析 |
3.4.1 叶片排动、静干涉 |
3.4.2 非定常气动力计算方法 |
3.4.3 计算过程 |
3.4.4 计算结果 |
3.5 旋转叶片振动响应分析 |
3.5.1 谐响应分析 |
3.5.2 动叶片振动响应结果分析 |
3.6 叶片疲劳损伤评估 |
3.6.1 疲劳与叶片高周疲劳 |
3.6.2 结构疲劳影响因素 |
3.6.3 风机动叶疲劳分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 胀紧套联接分析 |
4.1 概述 |
4.2 高速叶轮激振试验台 |
4.2.1 试验台部分 |
4.3 胀紧套结构与工作原理 |
4.3.1 胀紧套结构特点 |
4.3.2 胀紧套工作原理 |
4.3.3 胀紧套力学行为 |
4.4 胀紧套静强度有限元分析 |
4.4.1 胀紧套模型有限元分析 |
4.4.2 不同材料下胀紧套分析 |
4.4.3 加载载荷分析 |
4.4.4 不同转速下胀紧套分析 |
4.5 胀紧套装拆 |
4.6 本章小结 |
第五章 叶片振动测试试验与计算对比 |
5.1 概述 |
5.2 试验方法简介 |
5.3 叶片模态计算 |
5.3.1 有限元计算结果 |
5.4 试验设备 |
5.5 试验测试结果比对 |
5.5.1 试验测量参数 |
5.5.2 试验结果与计算结果对比 |
5.6 应变—幅值比结果与误差 |
5.7 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表论文 |
作者与导师简介 |
专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
(5)新型进气结构氦透平膨胀机流动特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 透平膨胀机设计研究现状 |
1.2.2 透平膨胀机数值模拟研究现状 |
1.3 本文研究内容 |
第2章 氦透平膨胀机内部流动数值模拟 |
2.1 物理问题描述 |
2.2 数学模型 |
2.2.1 控制方程 |
2.2.2 边界条件 |
2.3 NUMECA软件的发展及其数值模拟 |
2.3.1 NUMECA软件发展历程 |
2.3.2 NUMECA软件数值模拟实现过程 |
2.4 本章小结 |
第3章 氦透平膨胀机热力设计及气动特性分析 |
3.1 氦透平膨胀机热力设计 |
3.2 氦透平膨胀机气动特性分析 |
3.2.1 NUMECA计算设置 |
3.2.2 氦透平膨胀机筒体蜗壳的内部流动分析 |
3.2.3 氦透平膨胀机导叶和工作轮的内部流动分析 |
3.2.4 氦透平膨胀机子午面的流场分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 不同筒状蜗壳结构对氦透平膨胀机性能影响研究 |
4.1 不同筒状蜗壳进气结构的尺寸设计 |
4.2 不同筒状蜗壳进气结构氦透平膨胀机的计算设置 |
4.3 不同进气管位置高度下氦透平膨胀机的计算结果与分析 |
4.3.1 不同进气管位置高度对透平膨胀机总体性能的影响 |
4.3.2 不同位置高度筒体蜗壳内部流动特性分析 |
4.3.3 不同位置高度筒体蜗壳对喷嘴的影响 |
4.4 不同进气管进气角度下氦透平膨胀机的计算结果与分析 |
4.4.1 不同进气管进气角度对透平膨胀机总体性能的影响 |
4.4.2 不同进气角度筒体蜗壳内部流动特性分析 |
4.4.3 不同进气角度筒体蜗壳对喷嘴的影响 |
4.5 不同进气管偏心距离下氦透平膨胀机的计算结果与分析 |
4.5.1 不同进气管偏心距离对透平膨胀机总体性能的影响 |
4.5.2 不同偏心距离筒状蜗壳内部流动特性分析 |
4.5.3 不同偏心距离筒体蜗壳对喷嘴的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
致谢 |
(6)氢燃料电池用超高速离心空压机系统设计及实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的背景与意义 |
1.1.1 燃料电池乘用车概述 |
1.1.2 燃料电池系统概述 |
1.1.3 燃料电池空压机概述 |
1.2 离心式空压机国内外技术发展现状 |
1.2.1 高速电机发展现状 |
1.2.2 超高速气体箔片轴承发展现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 空压机整机方案与性能测试系统设计 |
2.1 燃料电池乘用车空压机系统整体方案设计 |
2.2 空压机电机及其控制系统方案设计 |
2.2.1 空压机电机系统技术方案 |
2.2.2 空压机电机系统参数设计与材料选择 |
2.2.3 空压机电机系统控制变频器选择 |
2.3 空压机压缩与密封系统技术方案 |
2.4 空压机性能测试系统设计 |
2.4.1 空压机整机性能测试系统整体方案设计 |
2.4.2 空压机转子轴承振动监测系统硬件 |
2.4.3 空压机转子轴承振动监测系统软件 |
2.5 本章小结 |
第3章 空压机转子-轴承系统设计与校核 |
3.1 空压机转子轴承系统设计过程 |
3.2 空压机系统轴承设计 |
3.2.1 系统径向轴承设计 |
3.2.2 系统推力轴承设计 |
3.3 气体箔片径向轴承静动态特性分析 |
3.4 系统转子动力学分析 |
3.4.1 转子动力学建模 |
3.4.2 转子动力学分析 |
3.4.3 转子不平衡响应分析 |
3.5 转子离心应力应变分析 |
3.5.1 基于ANSYS建模转子强度分析 |
3.5.2 基于ANSYS建模推力盘参数分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 空压机电机冷却系统设计与系统热分析 |
4.1 空压机电机系统损耗分析与仿真计算 |
4.1.1 电机系统铁芯损耗与铜耗 |
4.1.2 电机系统机械损耗 |
4.1.3 电机系统空载与负载附加损耗 |
4.1.4 电机系统各损耗仿真分析 |
4.2 空压机电机冷却系统设计 |
4.2.1 空压机电机冷却系统方案分析 |
4.2.2 电机系统定子水冷系统设计 |
4.3 电机温度场仿真分析 |
4.3.1 电机温度场仿真分析方法 |
4.3.2 电机温度场仿真分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 空压机转子轴承系统振动实验研究 |
5.1 空压机样机及径向气体箔片轴承起飞实验台 |
5.1.1 空压机样机 |
5.1.2 径向气体箔片轴承起飞实验台 |
5.2 整周气体箔片轴承空压机实验 |
5.2.1 不同轴承间隙下的整周轴承空压机实验 |
5.3 三瓣气体箔片轴承空压机实验 |
5.3.1 不同轴承间隙下的三瓣轴承空压机实验 |
5.3.2 增强轴承刚度后的三瓣轴承空压机实验 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
(7)自走式风水灭火机的设计与研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外森林灭火设备的发展现状 |
1.2.1 国外森林灭火设备的发展现状 |
1.2.2 国内森林灭火设备的发展现状 |
1.2.3 国内外森林灭火装备的发展趋势 |
1.3 论文研究的目的和意义 |
1.4 论文研究的主要内容 |
2 自走式风水灭火机的灭火理论分析及总体设计 |
2.1 森林火灾扑救原理分析 |
2.2 森林灭火方式的确定 |
2.3 风水灭火机的喷雾部分原理分析 |
2.3.1 风水灭火机轴流风机原理分析 |
2.3.2 细水雾喷头的选择 |
2.3.3 细水雾喷头的基本理论 |
2.4 自走式风水灭火机总体布局的确定 |
2.4.1 自走式风水灭火机的设计要求 |
2.4.2 自走式风水灭火机的总体布局 |
2.5 本章小结 |
3 自走式风水灭火机的关键零部件设计 |
3.1 履带式行走机构的设计 |
3.1.1 履带式行走机构的结构形式 |
3.1.2 履带式行走机构的主要参数设定 |
3.2 自走式风水灭火机喷雾部分总体设计 |
3.3 自走式风水灭火机轴流风机的设计 |
3.4 自走式风水灭火机喷头的结构设计 |
3.5 自走式风水灭火机喷头的Fluent分析 |
3.5.1 网格模型的建立 |
3.5.2 模拟的结果分析 |
3.6 自走式风水灭火机的喷头布局设计 |
3.7 机架的设计 |
3.8 本章小结 |
4 自走式风水灭火机的风筒内部流场分析 |
4.1 流体力学理论 |
4.1.1 微分控制方程 |
4.1.2 湍流模型 |
4.2 风筒内部网格划分 |
4.3 仿真结果及分析 |
4.4 风筒整体网格划分 |
4.5 仿真结果及分析 |
4.6 本章小结 |
5 自走式风水灭火机机架有限元分析 |
5.1 有限元分析方法 |
5.2 自走式风水灭火机机架的静力学分析 |
5.2.1 ANSYS Workbench中静力学分析方法 |
5.2.2 机架静力学分析过程 |
5.3 机架的结构优化 |
5.4 自走式风水灭火机机架的模态分析 |
5.4.1 ANSYS Workbench中模态分析方法 |
5.4.2 机架的模态分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(8)有机朗肯循环向心透平气流激振及动应力分析(论文提纲范文)
1 试验后叶轮改进设计 |
2 叶轮气动载荷分析 |
2.1 计算模型和数值方法 |
2.2 叶轮压力载荷波动特性 |
2.3 叶轮叶片气流激振力频域分析 |
3 新叶轮动应力分析 |
3.1 分析方法 |
3.2 计算结果 |
4 试验运行 |
5 结 论 |
(9)磁悬浮高速永磁发电机设计及综合优化技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景和研究意义 |
1.2 磁悬浮HSPMSG研发及其设计技术发展现状 |
1.2.1 磁悬浮HSPMSG研发现状 |
1.2.2 HSPMSG设计与分析技术发展现状 |
1.2.3 磁悬浮HSPMSG综合优化技术研究现状 |
1.3 本文研究内容 |
第二章 磁悬浮HSPMSG电磁结构设计与性能分析 |
2.1 发电机总体设计要求 |
2.2 HSPMSG定转子总体方案设计 |
2.2.1 定子结构 |
2.2.2 转子结构 |
2.2.3 材料选择 |
2.2.4 结构尺寸设计过程 |
2.3 HSPMSG电磁性能分析 |
2.3.1 空载特性分析 |
2.3.2 空载漏磁系数分析 |
2.3.3 交直轴电抗及功角特性分析 |
2.3.4 负载特性分析 |
2.4 电磁实验验证 |
2.4.1 测试系统概述 |
2.4.2 测试过程及结果 |
2.5 本章小结 |
第三章 磁悬浮HSPMSG强度设计及动力学分析 |
3.1 转子强度分析 |
3.1.1 永磁转子结构材料简介 |
3.1.2 过盈设计及转子强度分析 |
3.1.3 基于有限元法的转子强度校核 |
3.2 基于动力测试和有限元模型修正的转子动力学性能分析 |
3.2.1 透平膨胀发电机转子有限元建模 |
3.2.2 透平膨胀发电机转子模态实验及模型修正 |
3.2.3 叶轮转子动力学性能预测 |
3.3 本章小结 |
第四章 HSPMSG损耗测试与计算 |
4.1 硅钢片高频损耗特性测试 |
4.1.1 实验系统及原理概述 |
4.1.2 测试过程 |
4.1.3 结果分析和损耗系数拟合 |
4.2 HSPMSG电磁损耗分析 |
4.2.1 铁耗分析 |
4.2.2 转子涡流损耗 |
4.2.3 绕组铜耗 |
4.3 HSPMSG机械损耗分析 |
4.3.1 流体工质属性介绍 |
4.3.2 转子风磨损耗解析计算 |
4.3.3 风磨损耗CFD仿真验证 |
4.4 本章小结 |
第五章 HSPMSG散热设计与温升分析 |
5.1 发电机传热类型及计算方法 |
5.1.1 发电机传热类型 |
5.1.2 发电机传热与温升计算方法 |
5.2 冷却工质分析及发电机冷却方案选择 |
5.2.1 ORC系统中发电机冷却方案简介 |
5.2.2 有机工质散热性能分析 |
5.2.3 HSPMSG散热结构选择 |
5.3 HSPMSG散热系统设计 |
5.3.1 发电机液冷散热流道设计 |
5.3.2 发电机转子散热设计 |
5.4 本章小结 |
第六章 磁悬浮HSPMSG转子损耗综合优化设计 |
6.1 物理场耦合因素分析及计算方法选择 |
6.1.1 优化设计过程中耦合问题分析 |
6.1.2 转子损耗分析方法选择 |
6.1.3 发电机功率分析方法选择 |
6.1.4 转子强度分析方法选择 |
6.1.5 转子动力学分析方法选择 |
6.1.6 磁悬浮轴承支承参数分析方法选择 |
6.1.7 基于Isight的软件集成及参数化分析方法 |
6.2 基于RBF神经网络的各物理性能代理模型构建 |
6.2.1 电磁性能代理模型构建 |
6.2.2 一阶弯曲临界转速代理模型构建 |
6.2.3 转子强度代理模型构建 |
6.3 基于ASA算法的转子损耗结构优化设计 |
6.3.1 设计变量灵敏度分析 |
6.3.2 优化过程构建 |
6.3.3 优化结果 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 本文主要工作总结 |
7.2 后续研究与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(10)ORC系统向心透平膨胀机动态特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 ORC低品位余热发电系统 |
1.1.2 ORC系统膨胀机 |
1.2 ORC系统膨胀机的研究现状 |
1.3 向心透平动态气动特性研究现状 |
1.4 向心透平转子系统动态特性研究现状 |
1.5 本文研究目的与内容 |
2 ORC系统及向心透平的性能实验 |
2.1 向心透平结构设计 |
2.2 ORC向心透平转子系统 |
2.3 ORC低温余热发电实验平台 |
2.3.1 实验方法 |
2.3.2 实验设备与测量仪器 |
2.4 工况参数对系统及透平性能的影响 |
2.4.1 ORC系统热力学分析 |
2.4.2 工作转速对透平及系统性能的影响 |
2.4.3 冷源流量对透平及系统性能的影响 |
2.4.4 转速对透平转轴径向振动的影响 |
2.5 小结 |
3 ORC系统向心透平的优化研究 |
3.1 向心透平单流道的模型建立 |
3.2 单流道模型的验证 |
3.3 导叶的结构优化 |
3.3.1 计算方法与边界条件 |
3.3.2 计算结果分析与优化 |
3.4 动叶的结构优化 |
3.4.1 计算方法与边界条件 |
3.4.2 动叶内流动特性分析 |
3.4.3 动叶叶型优化 |
3.4.4 向心透平整级优化 |
3.5 小结 |
4 ORC系统透平转系临界转速的影响因素分析 |
4.1 理论分析基础 |
4.1.1 模态分析基础 |
4.1.2 临界转速分析原理 |
4.2 转子模型建立 |
4.3 ANSYS前处理 |
4.4 固有频率分析 |
4.5 转子系统结构参数对临界转速的影响 |
4.6 结构参数对转子临界转速的灵敏度分析 |
4.7 小结 |
5 ORC系统透平转系的不平衡响应研究 |
5.1 转子不平衡响应的原理 |
5.2 模型建立与边界条件 |
5.3 不平衡响应计算的验证 |
5.4 转子系统主要参数对不平衡响应特性的影响 |
5.4.1 不同直径下转子不平衡响应 |
5.4.2 不同轴间跨距下转子不平衡响应 |
5.4.3 不同轴尾增量下转子不平衡响应 |
5.4.4 不平衡响应的最小二乘曲线拟合 |
5.5 不平衡量位置变化下转子不平衡响应 |
5.6 平衡精度变化下转子不平衡响应 |
5.7 小结 |
6 总结和展望 |
6.1 总结 |
6.2 论文的创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
附录: |
附录A:不平衡响应计算程序 |
附录B:ORC实验系统变热源温度实验测点的工质状态数据表 |
附录C:ORC实验系统变冷源流量实验测点的工质状态数据表 |
攻读博士期间的学术论文与研究成果 |
学术论文 |
科研项目 |
专利 |
致谢 |
四、向心透平叶轮振动强度的有限元分析(论文参考文献)
- [1]流线隧道式压气机结构设计及强度研究[D]. 黄仕豪. 中北大学, 2021(09)
- [2]多种载荷下超临界二氧化碳向心透平变形及应力研究[J]. 冯永志,姜东坡,李翔宇,杜秋晚,单维佶,谢永慧. 燃气轮机技术, 2020(04)
- [3]小容量混流式汽轮机气动设计研究[D]. 魏巍. 浙江大学, 2020
- [4]旋转机械叶片高周疲劳预测方法研究[D]. 余海. 北京化工大学, 2020
- [5]新型进气结构氦透平膨胀机流动特性研究[D]. 陈磊. 北京工业大学, 2020(06)
- [6]氢燃料电池用超高速离心空压机系统设计及实验研究[D]. 邓名威. 湖南大学, 2020(07)
- [7]自走式风水灭火机的设计与研究[D]. 刘智超. 东北林业大学, 2020(02)
- [8]有机朗肯循环向心透平气流激振及动应力分析[J]. 陶加银,刘乐,巫志华. 动力工程学报, 2019(10)
- [9]磁悬浮高速永磁发电机设计及综合优化技术研究[D]. 高天宇. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [10]ORC系统向心透平膨胀机动态特性研究[D]. 邵龙. 郑州大学, 2017(05)