汽轮机叶片枞树型叶根轮缘优化研究

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1、第41卷第2期热力透平VoI．4INo．22012年6月THERMALTURBlNEJun2012汽轮机叶片枞树型叶根轮缘优化研究谢永慧，马丹丹，张荻，丰镇平(西安交通大学能源与动力工程学院，西安710049)摘要：叶片是汽轮机中重要的零部件之一，其可靠性直接关系到整个机组的安全运行。因此，通过改进叶片结构来弥补材料强度方面的不足，减少叶片事故，进而提高整个机组的安全性是非常必要的。对汽轮机叶片枞树型叶根轮缘完成了多变量优化分析工作，基于APDL编程语言对枞树型叶根轮缘进行了多参数建模，通过求解7个特征变量的优化值，以达到叶根轮缘最大、等效应力最小的目的；并对具体的叶片分别采用零阶算法结合一

2、阶算法、智能优化算法(遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法)及模式搜索等方法进行了优化分析结果表明，在综合考虑精度及优化时间的情况下，模式搜索算法是解决本问题的最佳方法。研究结果可以为汽轮机叶片叶根轮缘部分的设计提供理论支持，并在一定程度上提高透平机组的运行可靠性。关键词：优化设计；枞树型叶根；透平叶片；最大等效应力中图分类号：TK263．3文献标识码：A文章编号：1672—5549(2012)02—0l16—06DesignOptimizationforFir-TreeRootofSteamTurbineBladeXIE一hui，MADan—dan，ZhangDi，FENGZhen-ping

3、(SchoolofEnergyandPowerEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China)Abstract：Asturbinebladeistheoneofthemostimportantcomponentsinsteamturbine，itsreliabilityisdirectlyrelevanttothesafetyperformancesoftheunit．Improvingthestructureofturbinebladecancountervailtheshortcomingofthefatigueperforma

4、nceofmaterial，reducetheaccidentscausedbybladefailureandfurtherimprovethesafetyperformancesofthewholeunit．Thestructureoptimizationofmulti—variableforturbinebladewasconducted．BasedontheAPDL，amulti—variablemodelofthefir—treeroot—rimwasestablished．Themaximumequivalentstressofroot—rimcanbereducedtominim

5、umbychangingsevencriticalgeonmtricalvariables．Aturbinebladefir—treerootwaschosenastheoptimizationobject，severaloptimalalgorithms，includingthecombinationofZero—orderAlgorithmandFirst—orderAlgorithm，theIntelligenceOptimizationAlgorithm(GeneticAlgorithm，ParticleSwarmAlgorithmandSimulatedAnnealingAlgor

6、ithm)，andPatternSearchAlgorithmwereadoptedrespectively．Inconsiderationoftheprecisionanddesigntime，PatternSearchAlgorithmwasassessedasthebestalgorithmtoSOlVethisoptimizationproblem．Relevantresultsofthisstudyareexpectedtosuppo~thedesignofturbinebladeandthenimprovetheoperationreliabilityofturbomaehine

7、rytosomeextent．Keywords：designoptimization；fir—treeroot；turbineblade；maxinlumequivalentstress进入2l世纪以来，我国经济的迅猛发展对我部件，其安全性极其重要并受到高度关注。通过国电力行业提出了更高的要求，推动了汽轮机行设计新的叶片结构和改进已有设计来提高机组的业的飞速发展。与此同时，化工、冶金、食品、医安全性是一种非常