混流式转轮子模型分析探讨.pdfVIP

2004 ANSYS 中国用户论文集 混流式转轮子模型分析探讨 吕桂萍 哈尔滨大电机研究所，150040 唐任远 沈阳工业大学，110023 [ 摘 要 ] 本文运用ANSYS 软件，采用子模型的分析方法，对某电站转轮进行分析研究。同时，在转 轮叶片高应力区域采用不同的过渡圆角进行子模型分析研究，并运用一个小算例，解释了在 子模型分析过程中出现的令人费解的现象，该论文具有较高的使用价值和参考意义。 [ 关键词 ] 子模型，转轮，应力 The Research of Sub-model about Francis Runner Lü Gui-ping Harbin Institute of Large Electric Machinery, Harbin 150040,China Tang Ren-yuan Shenyang University of technology, Shenyang, 110023,China [ Abstract ] In this page, the new method -- sub-model has been used in runner analysis of some Francis power station. the different fillet have been analysis in higher the stress area. The small example is taken, and the main reason is found to lead to the higher stress in sub-model than full model. [ Keyword ] sub-model, runner, stress 1 前言 转轮是水轮机的关键部件之一。通常情况下，转轮的最高应力往往发生在叶片出水边与 上冠相交处。在对转轮进行有限元分析时，对于转轮高应力区域的应力，通常称之为峰值应 力，并认为由于分析计算时，没有考虑实际结构的过渡圆角使得分析结果出现局部应力集中。 对于实际结构转轮而言，由于拥有过渡圆角使得实际的应力要比计算的应力偏低。例如 ALSTOM 公司在三峡电站转轮报告中的解释。 一般情况下，对混流式转轮而言，处理求解高应力区域的真实应力方法均采用ANSYS 软件中提供的子模型方法。国外水轮机制造厂商也纷纷采用子模型的方法分析转轮在高应力 区域的真实应力。例如ALSTOM 公司在三峡电站、龙滩电站转轮分析研究，VOITH 公司在 2004 ANSYS 中国用户论文集 五强溪电站、小浪底水电站等等。总之，子模型方法是目前国内外比较普遍的求解转轮高应 力区域的真实应力方法。子模型分析计算的结果也是对转轮进行疲劳分析的依据。 有关子模型方法原理及分析过程，在ANSYS 软件的手册中均作了详细地介绍，在此不 再赘述。 本文根据ANSYS 软件的特点，以某电站转轮数据为依据，分别对叶片高应力区域采用 不同的过渡圆角进行子模型分析研究。同时，针对分析过程中出现的问题以及参照ALSTOM 公司和VOITH 公司分析子模型出现的类似问题进行进一步研究，并得出一定的结论，为今 后转轮子模型分析提出具有参考价值的结论。 2 混流式转轮有限元分析 以某电站转轮数据为基础，运用ANSYS 软件对转轮进行有限元应力分析研究。其中， 转轮叶片翼型及压力场来源于水力设计部门；上冠、下环的结构尺寸来自于结构设计。本次 分析仅仅考虑正常运行工况，分析时考虑重力、离心力