目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 密封激振對汽輪機工作的影響 1
1.2 汽輪機轉(zhuǎn)子動力特性研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 密封汽流激振力研究現(xiàn)狀 4
1.2.2 轉(zhuǎn)子密封動力特性研究現(xiàn)狀 5
1.2.3 密封-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀 8
1.3 汽輪機裂紋與碰摩轉(zhuǎn)子動力特性研究現(xiàn)狀 9
1.3.1 裂紋轉(zhuǎn)子動力特性研究現(xiàn)狀 9
1.3.2 碰摩轉(zhuǎn)子動力特性研究現(xiàn)狀 10
參考文獻 11
第2章 汽輪機動葉柵內(nèi)泄漏蒸汽的流動特性及損失分布 19
2.1 密封流場求解過程 19
2.1.1 控制方程 20
2.1.2 湍流模型 21
2.1.3 單頻渦動方程 26
2.1.4 物理模型 31
2.1.5 邊界條件設(shè)置 33
2.1.6 計算結(jié)果驗證 33
2.2 密封間隙泄漏蒸汽的流動特性 34
2.2.1 泄漏蒸汽總體流動分布 34
2.2.2 泄漏蒸汽對葉片表面二次流分布的影響 34
2.2.3 泄漏蒸汽在動葉通道中的發(fā)展 35
2.3 密封間隙泄漏蒸汽對動葉表面流場的影響 37
2.3.1 各間隙下動葉前緣湍動能分布 37
2.3.2 各間隙下動葉吸力面靜壓分布 39
2.3.3 各間隙下動葉壓力面靜壓分布 40
2.4 密封間隙泄漏流空間演化規(guī)律 42
2.4.1 葉頂密封內(nèi)流場結(jié)構(gòu) 42
2.4.2 葉頂密封腔室內(nèi)渦核位置分析 45
2.4.3 轉(zhuǎn)子偏心對葉頂密封內(nèi)流場結(jié)構(gòu)的影響 47
2.5 葉頂間隙區(qū)域泄漏流與主流摻混行為 48
2.5.1 動葉出口流場 48
2.5.2 動葉出口摻混行為 52
2.5.3 葉頂間隙區(qū)域泄漏損失 53
2.6 動葉通道中的損失分布 57
2.6.1 體熵增率沿葉片軸向分布特性 57
2.6.2 體熵增率在葉片端部的分布特性 58
2.6.3 區(qū)域損失對動葉通道總損失貢獻率 60
2.6.4 損失對級功率和級效率的影響 60
2.7 本章小結(jié) 61
參考文獻 62
第3章 汽輪機葉頂密封汽流激振力分析 64
3.1 葉柵內(nèi)汽流激振力的理論分析 64
3.1.1 轉(zhuǎn)子偏心時葉柵內(nèi)汽流激振力計算 64
3.1.2 不同形式密封下葉柵內(nèi)汽流激振力 69
3.2 葉頂密封汽流激振力的數(shù)值分析 74
3.2.1 轉(zhuǎn)子偏心對葉頂密封橫向汽流激振力的影響 75
3.2.2 邊界渦量流分析方法簡介 83
3.2.3 轉(zhuǎn)子偏心對邊界渦量流的影響 85
3.2.4 轉(zhuǎn)子偏心對葉頂密封徑向汽流激振力的影響 89
3.3 葉頂密封渦動誘導(dǎo)汽流激振力的脈動規(guī)律 91
3.3.1 圍帶面邊界渦量流的非定常變化規(guī)律 91
3.3.2 葉頂密封橫向汽流激振力的脈動規(guī)律 94
3.3.3 圍帶表面壓力的非定常變化規(guī)律 95
3.3.4 葉頂密封徑向汽流激振力的脈動規(guī)律 96
3.4 本章小結(jié) 98
參考文獻 99
第4章 多頻渦動下汽輪機轉(zhuǎn)子的密封汽流激振力與動力特性 100
4.1 多頻渦動模型及動力特性系數(shù)求解 100
4.1.1 多頻渦動方程 100
4.1.2 錐形多頻渦動模型 101
4.1.3 動力特性系數(shù)求解方法 103
4.1.4 多頻渦動及動力特性系數(shù)求解驗證 105
4.2 密封汽流激振力與相頻特性 106
4.2.1 多頻渦動的密封汽流激振力 106
4.2.2 力與位移的相頻分析 108
4.3 變負荷密封動力特性的頻域分析 111
4.3.1 變負荷密封動力特性系數(shù) 111
4.3.2 變負荷有效阻尼分析 114
4.4 運動特征參數(shù)對密封動力特性的影響 115
4.4.1 壓比對密封動力特性的影響 115
4.4.2 偏置量對密封動力特性的影響 118
4.4.3 渦動半徑對密封動力特性的影響 122
4.5 結(jié)構(gòu)參數(shù)對密封動力特性的影響 126
4.5.1 密封間隙對密封動力特性的影響 126
4.5.2 密封齒厚對密封動力特性的影響 131
4.5.3 密封齒長對密封動力特性的影響 135
4.6 密封結(jié)構(gòu)多因素影響的動力特性及優(yōu)化 140
4.6.1 四元二次正交試驗多因素分析及優(yōu)化 140
4.6.2 優(yōu)化密封的性能提升機理 145
4.6.3 優(yōu)化密封的動力特性 147
4.7 耦合熱載荷的密封動力特性 148
4.7.1 熱載荷密封齒變形計算 148
4.7.2 齒變形的密封動力特性系數(shù) 151
4.8 錐形渦動的密封動力特性 154
4.8.1 錐形渦動動力特性系數(shù) 154
4.8.2 錐形渦動有效阻尼分析 157
4.9 本章小結(jié) 159
參考文獻 160
第5章 密封汽流激振誘導(dǎo)的汽輪機轉(zhuǎn)子運動特性 162
5.1 運動微分方程及力學(xué)模型 162
5.1.1 轉(zhuǎn)子運動方程 162
5.1.2 油膜力模型 163
5.1.3 汽流激振力擬合模型 164
5.1.4 運動方程求解 167
5.2 密封汽流激振力下轉(zhuǎn)子運動特性分析 167
5.2.1 轉(zhuǎn)子分岔特性 167
5.2.2 轉(zhuǎn)子頻譜特性 169
5.2.3 軸心映射特性 170
5.3 密封結(jié)構(gòu)影響的轉(zhuǎn)子運動特性 171
5.3.1 齒數(shù)對轉(zhuǎn)子運動特性的影響 171
5.3.2 凸臺數(shù)對轉(zhuǎn)子運動特性的影響 174
5.3.3 齒長對轉(zhuǎn)子運動特性的影響 175
5.3.4 軸長對系統(tǒng)運動的影響 177
5.3.5 質(zhì)量偏心距對系統(tǒng)運動的影響 180
5.3.6 軸承徑向間隙對系統(tǒng)運動的影響 183
5.4 轉(zhuǎn)子運動的穩(wěn)定性 186
5.4.1 設(shè)計參數(shù)對轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的影響 186
5.4.2 齒數(shù)對轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的影響 187
5.4.3 凸臺數(shù)對轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的影響 188
5.4.4 齒長對轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的影響 189
5.4.5 不同結(jié)構(gòu)因素對轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 191
5.5 本章小結(jié) 193
參考文獻 194
第6章 密封汽流激振對汽輪機轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)動力特性的影響 195
6.1 物理模型及計算方法 195
6.1.1 非線性密封汽流激振力模型 195
6.1.2 轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)模型 199
6.1.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運動方程組求解 200
6.2 密封汽流激振對系統(tǒng)運動特性的影響分析 202
6.2.1 壓比對運動特性的影響 202
6.2.2 密封間隙對運動特性的影響 205
6.2.3 密封齒厚對運動特性的影響 207
6.2.4 非線性因素對運動特性的影響 209
6.3 密封汽流激振對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響分析 211
6.3.1 壓比對穩(wěn)定性的影響 211
6.3.2 密封間隙對穩(wěn)定性的影響 212
6.3.3 密封齒厚對穩(wěn)定性的影響 213
6.3.4 非線性因素對穩(wěn)定性的影響 214
6.4 本章小結(jié) 214
參考文獻 215
第7章 密封汽流激振對汽輪機軸系振動特性及穩(wěn)定性的影響 217
7.1 物理模型及計算方法 217
7.1.1 各向異性支承模型及計算方法 217
7.1.2 轉(zhuǎn)子模化分析及模型驗證 221
7.1.3 額定轉(zhuǎn)速下振動特性分析 223
7.2 密封汽流激振作用下軸系振動特性分析 223
7.2.1 密封汽流激振動力特性系數(shù)耦合 223
7.2.2 偏心距對轉(zhuǎn)子振型的影響 224
7.2.3 密封齒厚對轉(zhuǎn)子振型的影響 226
7.2.4 密封間隙對轉(zhuǎn)子振型的影響 228
7.3 密封汽流激振作用下軸系振動穩(wěn)定性分析 230
7.3.1 不同偏心距軸系穩(wěn)定性分析 231
7.3.2 不同密封齒厚軸系穩(wěn)定性分析 232
7.3.3 不同密封間隙軸系穩(wěn)定性分析 233
7.4 本章小結(jié) 234
參考文獻 235
第8章 密封汽流激振作用下汽輪機裂紋與碰摩轉(zhuǎn)子動力特性 236
8.1 裂紋與碰摩轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型 236
8.1.1 密封汽流激振效應(yīng) 236
8.1.2 裂紋模型 237
8.1.3 碰摩模型 238
8.1.4 油膜力模型 239
8.1.5 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 240
8.1.6 轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速驗證 241
8.2 密封汽流激振與裂紋耦合故障下轉(zhuǎn)子的動力響應(yīng) 245
8.2.1 負荷對單裂紋轉(zhuǎn)子動力響應(yīng)的影響 245
8.2.2 深度系數(shù)對單裂紋轉(zhuǎn)子動力響應(yīng)的影響 250
8.2.3 深度系數(shù)對雙裂紋轉(zhuǎn)子動力響應(yīng)的影響 253
8.3 密封汽流激振與碰摩耦合故障下轉(zhuǎn)子的動力響應(yīng) 257
8.3.1 負荷對耦合故障轉(zhuǎn)子動力響應(yīng)的影響 257
8.3.2 碰摩間隙對耦合故障轉(zhuǎn)子動力響應(yīng)的影響 260
8.3.3 碰摩位置個數(shù)對耦合故障轉(zhuǎn)子動力響應(yīng)的影響 262
8.4 密封氣動作用下故障轉(zhuǎn)子的油膜力特性分析 265
8.4.1 密封汽流激振下油膜力的變化 265
8.4.2 密封汽流激振與裂紋耦合故障下油膜力的變化 266
8.4.3 密封汽流激振與碰摩耦合故障下油膜力的變化 268
8.5 本章小結(jié) 271
參考文獻 272