[发明专利]一种汽轮机低压通流区长叶片安全性校核的计算方法

摘要

本发明公开了一种汽轮机低压通流区长叶片安全性校核的计算方法，该方法在计算低压通流区非定常流场的同时考虑了蒸汽和固体部件之间的流动换热以及固体内部导热作用，因此能够直观获得更加准确的长叶片部件的温度、压力分布。通过高精度数据差值方法，将传热分析得到的固体表面温度传递到有限元模型对应表面作为载荷进行热分析，在求解得到部件整体温度场的基础上进一步耦合结构分析得到了热应力分布。最后，传递耦合传热分析得到的固体表面非定常流场下的压力分布并添加转速以分别考虑汽流力和离心力的作用，获得了长叶片综合等效振动应力分布，并基于局部应力应变法和动应力计算结果，最终对低压通流区长叶片的工作安全性进行评估。

主权项

1.一种汽轮机低压通流区长叶片安全性校核的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，根据汽轮机组的实际结构，建立具有低压缸进口导管、出口导流环以及低压缸全部通流区域全尺寸三维整圈叶片的计算流体动力学计算模型；步骤二，采用多块结构化网格对流体计算域进行网格剖分，通过剖分拓扑块自顶向下建立拓扑块与几何的映射，并根据实际物理规律设置静止和旋转计算域以及进口和出口的边界条件；步骤三，通过三维粘性可压缩非定常控制方程组能够求解已知边界条件的研究区域的相关参数，三维粘性可压缩非定常控制方程组通过连续方程、动量方程和能量方程所组成；步骤四，根据低压缸全部通流区域联算的定常计算结果，建立末级及次末级非定常流动计算模型，获取不同动静叶时空相对位置情况下的压力场，温度场以及速度矢量分布，基于末级及次末级非定常流动计算模型的计算结果，评估低压通流区域鼓风最高温度发生的位置、鼓风高温区间范围以及鼓风发生时的低压缸进汽的临界流量；步骤五，基于末级及次末级非定常流动计算模型，通过高精度数据差值方法，将传热分析得到的固体表面温度传递到有限元模型对应表面作为载荷进行热分析，在求解得到部件整体温度场的基础上进一步耦合结构分析，得到热应力分布；步骤六，传递热应力分布中得到的固体表面非定常的压力分布，并添加用于区别汽流力和离心力作用的转速，选取低压缸次末级与末级叶片进行有限元建模，建立叶片的振动方程，并采用直接积分方法对振动响应进行求解；步骤七，计算得到不同低压缸进汽流量工况下的末级及次末级叶片振动应力，并基于局部应力应变法和动应力计算结果，最终对低压通流区长叶片的工作安全性进行评估。