[发明专利]冲击式水轮机水斗动态应力分析方法

摘要

本发明涉及一种冲击式水轮机水斗动态应力分析方法。利用流体计算软件分析水斗周围流场的压力分布，提取水斗过流表面动态压力场数据，编写程序进行数据转换，生成水斗结构分析压力载荷文件并加以修正，循环加载求解，绘制水斗动态应力变化曲线。该方法的优点是以压力场数据作为结构分析载荷，并考虑了压力场载荷的修正，计算精度较高。利用该方法可以得到冲击式水轮机运行过程中，水斗的应力随时间的变化情况，对掌握水斗工作受力状态以及评估水斗的动应力和静应力水平具有重要意义。

主权项

一种冲击式水轮机水斗动态应力分析方法，其特征是：该操作步骤如下：1)运用商业软件建立冲击式水轮机水斗周围流体的数学模型，设置计算域的计算方程和边界条件计算参数，求解并提取水斗过流表面(3)的动态压力场数据；2)运用商业软件建立冲击式水轮机水斗结构的有限元模型，在水斗连接螺栓分布圆(1)施加固定约束，对水斗转动中心(2)施加转速载荷；3)编写数据转换程序，利用流体压力场数据获得水斗动态应力分析压力载荷文件；4)在水斗过流表面(3)循环加载不同时刻单个水斗表面压力载荷文件并求解，提取结果文件，绘制单个水斗力矩曲线；5)对水斗压力载荷进行修正，修正系数计算公式如下：Kp＝Nr/NcNc＝N0×Zb×ZpN0＝M0×ωω＝2π×nr/60M0＝A0/360式中Kp为压力载荷修正系数；Nr为额定出力；Nc为计算出力；N0为单个水斗出力；Zb为水斗数；Zp为喷管数；ω为角速度；nr为额定转速；M0为单个水斗平均力矩；A0为单个水斗力矩曲线积分；6)在水斗过流表面(3)循环加载不同时刻全部水斗表面压力载荷文件并求解，提取结果文件，绘制水斗应力随时间变化的曲线，上述步骤即为冲击式水轮机水斗动态应力分析方法。