混流式水轮机流固耦合案例研究  

作　　者：CMuller(瑞士) 李建伟[2] 

机构地区：[1]不详 [2]哈尔滨大电机研究所强度室,水电设备国家重点实验室

出　　处：《国外大电机》2016年第4期27-33,共7页

摘　　要：近十年，Grimsel2抽水蓄能电站的混流式转轮多次出现裂纹。据估计，裂纹是由叶片载荷引起的，转轮共振导致在叶片根部区域形成高应力。本文对转轮在水中的特征频率利用声体单元进行了数值计算并与实验数据进行比较。数值部分为将流体有限元计算确定的非稳态压力分佰与叶轮有限体计算的耦合。通过有限体计算获得转轮卜的应力及转轮探动的特征模态。对于部分负荷运行工况点，进行了水轮机全流道的非定常数值计算，网格包括蜗壳、转轮和尾水管。转轮上的载荷主要来自于离心力和流体施加的载荷。与动静干涉或者尾水管不稳定流引起的压力脉动等导致的受力波动相比，这些力的效果可近似认为是固定的。在本文涉及的耦合数值计算中，对流体有限体部分计算获得的主要瞬态压力分布进行傅立叶变换，并将静态和谐波分量分配给叶片有限元模型的表面。评估叶片有限元计算的结果显示，部分负荷运行工况点，裂纹区域不会产生临界峰值应力。压力幅值较小，频率较低，并只作用于转轮叶片某些局部。由于振动频率远低于水轮机转轮的模态频率，不会产生明显共振。

关 键 词：混流式水轮机 流固耦合 混流式转轮 数值计算 有限元计算 运行工况点 叶片根部 案例 

分 类 号：TK733.1[交通运输工程—轮机工程]