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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,周期性对称支承板机座的热变形和对中性研究,2009年中国力学学会学术会议报告,周期性对称支承板机座的热变形和对中性研究,作 者：程伟* 买买提明艾尼* 刘维兵* 李振世* 穆塔里夫*,刘恒*景敏卿*虞烈*,报告人：陈开银,1,研究背景及意义,M701F燃气轮机,本文研究的机座位于燃气轮机透平端部分，其作用在于支撑燃气轮机的轴系，并保持轴系的稳定性，对机座的热变形及对中性的研究，可以为机座的中心标高及轴系的稳定性研究提供一定的数据参考,周期性对承支撑板机座,2,1.1计算方法,：,一、机座热变形计算方法与流程,内应力项,压力项,温度项,外力项,3,1.2分析流程,机座热流固耦合,稳态的温度场,静态轴承力,机座外缸,提取,机座热变性及对中性,加载,研究,+,4,二、机座结构热分析,2.1机座结构的有限元模型,机座三维模型,机座的有限元网格划分,节点数：284512,单元数：95227,5,2.2机座边界条件确定,机座外缸,扩压器,冷气通道,热气通道,进口温度,：,出口温度,：,630,600 ,6,机 座 外 缸,2.2.1温度场边界条件,流固耦合得到的冷气温度场分布,稳态热计算,机座温度分布,加载,7,2.2.2其余边界条件的拟定,出口端面：,Ux=0 Rx=0,Uy=0 Ry=0,Uz=0 Rz=0,UX=free Rx=0,UY=0 Ry=0,UZ=0 Rz=0,入口端面：,Z,X,Y,8,2.3结果与分析,机座变形分布,机座热应变分布,机座热应力分布,6.996mm,0.00318,249MPa,9,2.4不同载荷下机座应力对比分析,机座温度作用应力分布,机座转子质量作用应力分布,机座温度和转子质量作用应力分布,34.3Mp,160Mp,249Mp,10,三、机座对中性研究,(a)前端检测点,(b)后端检测点,15个检测点的位置,11,3.1机座转角对机座对中性的影响,点3,点4,-647.82,683.09,-2.4046,2.4201,点1,点2,-2.2005,2.1719,594.15,-608.51,点12,点13,点14,点15,611.96,-548.74,564.81,-534.77,-2.1549,1.9887,2.0518,-1.9193,z,y,前端部分的平均的转角值为：,后端部分的平均的转角值为：,温度场作用下时前、后端检测点的转动变形示意图,12,前端部分的平均的转角值为：,后端部分的平均的转角值为：,温度场和轴承载荷共同,作用下时前、后端检测点的转动变形示意图,Z,Y,13,结果分析,通过以上数值计算分析，可以得到机座在只有温度场作用下和温度场及轴承力共同作用下产生应变，当只有温度场作用时转角小于温度场和轴承力共同作用下的转角，在Y-Z平面内产生绕自身的顺时针周向转动，前后端面转角基本一致，保持了很好的对中性。,外载荷,14,3.2机座变形量对机座对中性的影响,前端监测点,后端监测点,前后比较,温度场,作用下时前、后端检测点的变形量计算,15,前端监测点,后端监测点,前后比较,温度场和轴承载荷共同,作用下时前、后端检测点的变形量计算,16,结果分析,通过计算，可以看到在温度作用下和在温度及转子压力共同作用下，机座在x方向的变形量最大，但因其沿机座轴线方向，对中心标高无影响，但在Y和z方向的变形规律却不同。在温度作用下机座y方向的变形量较z方向大，对中心标高影响较大，当温度与轴承力共同作用时却是z方向变形量最大，这是因为机座可以通过轴承力的作用在y方向可以抵消其部分热变形量，对标高的影响也较大。在温度作用下，前后端面的变形量很相近，这表明机座基本不发生偏斜，,在温度和轴承力共同作用下机座在y方向发生摆动,。,变形量,外载荷,17,总结,本文通过热流固耦合数值计算提取了机座工作中的温度场，并引入了机座热变形数值分析，初步解决了热边界条件。,通过机座整体热变形分析，初步研究了机座在温度场和轴承载荷作用下的中心标高的变化情况，探讨了周期性对称支承板机座自适应对中问题。,18,致谢,本课题来源于国家重点基础研究发展973计划“大型动力装备制造基础研究”的子课题“切向支承结构机座的热变形规律与轴系动力稳定性,”,。,19,Thank you！,20,数值模拟基本方程,2） 热流问题,热力学第一定律,流体摩擦所,产生的热能,在压力作用下体,积变化所做的功,内部能量,的变化量,外部热能,1） 气流问题,N-S能量守恒方程,动能的变化量,摩擦力,所做的功,压力梯度所做的功,外力所,做的功,3）基于N-S和热力学的气热流能量守恒方程,+,21,4）基于N-S和热力学的气热流能量守恒方程,5）考虑热应力的固体问题,虚功原理,外力,项,内应力项,温度项,压力项,流固耦合,22,
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