燃气轮机高压涡轮叶顶间隙变化规律的有限元分析.pdf

《燃气轮机高压涡轮叶顶间隙变化规律的有限元分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第6卷第6期中国舰船研究V01．6No．6垫!!堡!兰旦璺塾i翌竺!!!!翌生垡曼!亚垦竺竺竖垦望堑：垫!!doi：10．3969／j．issn．1673—3185．2011．06．016燃气轮机高压涡轮叶顶问隙变化规律的有限元分析刘永葆1房友龙21海军工程大学船舶与动力学院．湖北武汉4300332中国人民解放军91663部队．山东青岛266012摘要：高压涡轮叶顶间隙会直接影响到燃气轮机的功率、效率、油耗和寿命。利用有限元等软件，建立了叶片、轮盘和机匣外环的实物模型；通过热结构耦合分析。计算得到各自在温度场和离心力场作用下的径向位移．进而得到叶顶间隙变化规律，并进行

2、了分析。计算结果表明：温度场变化是引起叶片和轮盘径向变形的主要因素：离心力对轮盘径向变形的作用比对叶片径向变形的作用要显著得多：热和离心力变化是间隙变化的两个主要因素；叶片、轮盘和机匣的热响应不一致以及离心力对转子的拉伸作用导致其径向膨胀变形不匹配。进而引起间隙变化；快速增减速度对间隙的影响最为明显。关键词：燃气轮机；叶顶间隙；有限元分析；ANSYS；Hypermesh中图分类号：U664．1文献标志码：A文章编号：1673—3185(2011)06—78—05TheFiniteElementAnalysisforHPTBladeTipClearanceVariati

3、onofGasTurbineLiuyD咿ba01FangYou-lonf1CoHegeofNavalArchitectureandPower，NavalUniviversityofEngineering，Wuhan430033，China2The91663耐UnitofPLA，Qingdao266012，ChinaAbstract：Thebladetipclearancevariationofthehighpressureturbine(HPrr)hassignificanteffectonthepower，theefficiencyandtheservicecycl

4、eofgasturbine．Thefiniteelementmodelsoftheblade，thediskandtheshroudwerebuilt．Theradialdisplacementswerecalculatedbythethermalstructuralcouplingmethod．Theregulationofthebladetipclearancevariationatthepracticalworkingstatesoftheturbinewasalsoanalyzed．Theresultsshowthatthetemperaturedominat

5、esthedisplacementsofbladeanddisk．Andthecentrifugalforcehas锄extendingeffectontherotorthanthatoftheblade．Theradialdisplacementsofthemarenotmatching，thusleadtoclearancechanges．ThethermalandthecentrifugalforcearethetwomajorfactorsforthevariationoftipclearancewhichWasinducedbythedisharmonyof

6、radialdisplacements．Rapidacceleratinganddeceleratinghasthemostsignificanteffectontheclearance．Keywords：gasturbine；bladetipclearance；finiteelementanalysis；AaNSYS；Hypermesh1引言减小燃气轮机的叶顶间隙．是提高燃气轮机功率和效率、改善其工作稳定性、减少燃油消耗和排放、延长其使用寿命豹有效途径之一。燃气轮机燃油消耗率和排气温度与高压涡轮叶顶间隙也有直接的关系。Wisemantl】指出高压涡轮叶顶间隙每增加0

7、．254mm，燃油消耗率将近似增加l％，排气收稿日期：201l一06—29基金项目：国家自然科学基金创新研究群体科学基金资助(50721005)作者简介：刘永葆(1967一)，男，博士，教授。研究方向：舰船动力及热力系统的监测、控制与故障诊断。E—mail：yongbaoliuC田ahoo．com．ca通信作者：房友龙(1986一)，男，硕士，助理工程师。研究方向：舰船动力及热力系统的监测与故障诊断。E-mail：dragon686@163．eom第6期刘永葆等：燃气轮机高压搞轮叶顶问隙变化规律的有限元分析79温度增加10℃。美国GE公司对CF6-5