目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 密封激振對(duì)汽輪機(jī)工作的影響 1
1.2 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)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(dòng)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(jī)裂紋與碰摩轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性研究現(xiàn)狀 9
1.3.1 裂紋轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性研究現(xiàn)狀 9
1.3.2 碰摩轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性研究現(xiàn)狀 10
參考文獻(xiàn) 11
第2章 汽輪機(jī)動(dòng)葉柵內(nèi)泄漏蒸汽的流動(dòng)特性及損失分布 19
2.1 密封流場(chǎng)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(dòng)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(jì)算結(jié)果驗(yàn)證 33
2.2 密封間隙泄漏蒸汽的流動(dòng)特性 34
2.2.1 泄漏蒸汽總體流動(dòng)分布 34
2.2.2 泄漏蒸汽對(duì)葉片表面二次流分布的影響 34
2.2.3 泄漏蒸汽在動(dòng)葉通道中的發(fā)展 35
2.3 密封間隙泄漏蒸汽對(duì)動(dòng)葉表面流場(chǎng)的影響 37
2.3.1 各間隙下動(dòng)葉前緣湍動(dòng)能分布 37
2.3.2 各間隙下動(dòng)葉吸力面靜壓分布 39
2.3.3 各間隙下動(dòng)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(chǎng)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(duì)葉頂密封內(nèi)流場(chǎng)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(dòng)葉出口流場(chǎng) 48
2.5.2 動(dòng)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(dòng)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(duì)動(dòng)葉通道總損失貢獻(xiàn)率 60
2.6.4 損失對(duì)級(jí)功率和級(jí)效率的影響 60
2.7 本章小結(jié) 61
參考文獻(xiàn) 62
第3章 汽輪機(jī)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(shí)葉柵內(nèi)汽流激振力計(jì)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(duì)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(jiǎn)介 83
3.2.3 轉(zhuǎn)子偏心對(duì)邊界渦量流的影響 85
3.2.4 轉(zhuǎn)子偏心對(duì)葉頂密封徑向汽流激振力的影響 89
3.3 葉頂密封渦動(dòng)誘導(dǎo)汽流激振力的脈動(dòng)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(dòng)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(dòng)規(guī)律 96
3.4 本章小結(jié) 98
參考文獻(xiàn) 99
第4章 多頻渦動(dòng)下汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的密封汽流激振力與動(dòng)力特性 100
4.1 多頻渦動(dòng)模型及動(dòng)力特性系數(shù)求解 100
4.1.1 多頻渦動(dòng)方程 100
4.1.2 錐形多頻渦動(dòng)模型 101
4.1.3 動(dòng)力特性系數(shù)求解方法 103
4.1.4 多頻渦動(dòng)及動(dòng)力特性系數(shù)求解驗(yàn)證 105
4.2 密封汽流激振力與相頻特性 106
4.2.1 多頻渦動(dòng)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(fù)荷密封動(dòng)力特性的頻域分析 111
4.3.1 變負(fù)荷密封動(dòng)力特性系數(shù) 111
4.3.2 變負(fù)荷有效阻尼分析 114
4.4 運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)對(duì)密封動(dòng)力特性的影響 115
4.4.1 壓比對(duì)密封動(dòng)力特性的影響 115
4.4.2 偏置量對(duì)密封動(dòng)力特性的影響 118
4.4.3 渦動(dòng)半徑對(duì)密封動(dòng)力特性的影響 122
4.5 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)密封動(dòng)力特性的影響 126
4.5.1 密封間隙對(duì)密封動(dòng)力特性的影響 126
4.5.2 密封齒厚對(duì)密封動(dòng)力特性的影響 131
4.5.3 密封齒長對(duì)密封動(dòng)力特性的影響 135
4.6 密封結(jié)構(gòu)多因素影響的動(dòng)力特性及優(yōu)化 140
4.6.1 四元二次正交試驗(yàn)多因素分析及優(yōu)化 140
4.6.2 優(yōu)化密封的性能提升機(jī)理 145
4.6.3 優(yōu)化密封的動(dòng)力特性 147
4.7 耦合熱載荷的密封動(dòng)力特性 148
4.7.1 熱載荷密封齒變形計(jì)算 148
4.7.2 齒變形的密封動(dòng)力特性系數(shù) 151
4.8 錐形渦動(dòng)的密封動(dòng)力特性 154
4.8.1 錐形渦動(dòng)動(dòng)力特性系數(shù) 154
4.8.2 錐形渦動(dòng)有效阻尼分析 157
4.9 本章小結(jié) 159
參考文獻(xiàn) 160
第5章 密封汽流激振誘導(dǎo)的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)特性 162
5.1 運(yùn)動(dòng)微分方程及力學(xué)模型 162
5.1.1 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方程求解 167
5.2 密封汽流激振力下轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)特性 171
5.3.1 齒數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)特性的影響 171
5.3.2 凸臺(tái)數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)特性的影響 174
5.3.3 齒長對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)特性的影響 175
5.3.4 軸長對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的影響 177
5.3.5 質(zhì)量偏心距對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的影響 180
5.3.6 軸承徑向間隙對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的影響 183
5.4 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性 186
5.4.1 設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的影響 186
5.4.2 齒數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的影響 187
5.4.3 凸臺(tái)數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的影響 188
5.4.4 齒長對(duì)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的影響 189
5.4.5 不同結(jié)構(gòu)因素對(duì)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(xiàn) 194
第6章 密封汽流激振對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)動(dòng)力特性的影響 195
6.1 物理模型及計(jì)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(yùn)動(dòng)方程組求解 200
6.2 密封汽流激振對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)特性的影響分析 202
6.2.1 壓比對(duì)運(yùn)動(dòng)特性的影響 202
6.2.2 密封間隙對(duì)運(yùn)動(dòng)特性的影響 205
6.2.3 密封齒厚對(duì)運(yùn)動(dòng)特性的影響 207
6.2.4 非線性因素對(duì)運(yùn)動(dòng)特性的影響 209
6.3 密封汽流激振對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響分析 211
6.3.1 壓比對(duì)穩(wěn)定性的影響 211
6.3.2 密封間隙對(duì)穩(wěn)定性的影響 212
6.3.3 密封齒厚對(duì)穩(wěn)定性的影響 213
6.3.4 非線性因素對(duì)穩(wěn)定性的影響 214
6.4 本章小結(jié) 214
參考文獻(xiàn) 215
第7章 密封汽流激振對(duì)汽輪機(jī)軸系振動(dòng)特性及穩(wěn)定性的影響 217
7.1 物理模型及計(jì)算方法 217
7.1.1 各向異性支承模型及計(jì)算方法 217
7.1.2 轉(zhuǎn)子模化分析及模型驗(yàn)證 221
7.1.3 額定轉(zhuǎn)速下振動(dòng)特性分析 223
7.2 密封汽流激振作用下軸系振動(dòng)特性分析 223
7.2.1 密封汽流激振動(dòng)力特性系數(shù)耦合 223
7.2.2 偏心距對(duì)轉(zhuǎn)子振型的影響 224
7.2.3 密封齒厚對(duì)轉(zhuǎn)子振型的影響 226
7.2.4 密封間隙對(duì)轉(zhuǎn)子振型的影響 228
7.3 密封汽流激振作用下軸系振動(dòng)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(xiàn) 235
第8章 密封汽流激振作用下汽輪機(jī)裂紋與碰摩轉(zhuǎn)子動(dòng)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(yàn)證 241
8.2 密封汽流激振與裂紋耦合故障下轉(zhuǎn)子的動(dòng)力響應(yīng) 245
8.2.1 負(fù)荷對(duì)單裂紋轉(zhuǎn)子動(dòng)力響應(yīng)的影響 245
8.2.2 深度系數(shù)對(duì)單裂紋轉(zhuǎn)子動(dòng)力響應(yīng)的影響 250
8.2.3 深度系數(shù)對(duì)雙裂紋轉(zhuǎn)子動(dòng)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(dòng)力響應(yīng) 257
8.3.1 負(fù)荷對(duì)耦合故障轉(zhuǎn)子動(dòng)力響應(yīng)的影響 257
8.3.2 碰摩間隙對(duì)耦合故障轉(zhuǎn)子動(dòng)力響應(yīng)的影響 260
8.3.3 碰摩位置個(gè)數(shù)對(duì)耦合故障轉(zhuǎn)子動(dòng)力響應(yīng)的影響 262
8.4 密封氣動(dòng)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(xiàn) 272