| 【中文题名】 | 水轮机导叶流固耦合振动特性计算 |
| 【英文题名】 | Study on Fluid-solid Coupling for Vibration of Stay Vane in Hydraulic-turbine |
| 【学科专业】 | 水利水电工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2004-4-23 |
| 【中关键词】 | 流固耦合,振动,固有频率,有限元,ANSYS, |
| 【英关键词】 | Fluid-solid coupling,Vibration,Natural frequency,FEM,ANSYS, |
| 【分类导航】 | 工业技术>水利工程>水能利用、水电站工程>水电站建筑与设备>机电设备> |
| 【论文摘要】 |
水轮机蜗壳、导叶的出口流动由于各种原因实际上都是非均匀的。非均匀来流相对于导叶、叶片必然是一种非定常流。这种非定常流造成导叶和转轮叶片的激振，是产生导叶和叶片动应力，改变它们频率的最主要因素，而导叶和叶片的动力特性直接影响水轮机的稳定性。因此，为探求水轮机内部的流动规律，优化水轮机设计，为水轮机的安全稳定性运行和机组的故障诊断提供帮助。对导叶内部的流动进行流场计算和流固耦合振动特性的动力计算就显得十分必要。
本论文通过对不可压缩粘性流体的有限元方程和弹性体振动的有限元方程的分析，得到了弹性体与粘性流体流固耦合的有限元方程。运用ANSYS有限元软件计算了水轮机导叶在空气中的振动特性以及液固耦合振动的频率和振型，并对二者进行比较，分析了影响振动的因素。
通过算例表明，所采用的有限元数值模型合理，计算结果正确。 |
| 【论文题纲】 |
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1 概述 |
8-16 |
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1.1 问题的提出 |
8-10 |
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1.2 国内外研究概况 |
10-14 |
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1.3 本课题的主要工作 |
14-16 |
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2 流固耦合的有关知识 |
16-28 |
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2.1 非定常流的有关内容 |
16-21 |
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2.2 非线性分析的有关知识 |
21-24 |
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2.3 流固耦合的有关知识 |
24-28 |
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3 有限元的原理 |
28-40 |
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3.1 有限元概述 |
28-31 |
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3.2 有限元法的力学知识 |
31-34 |
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3.3 边界条件 |
34 |
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3.4 弹性体的应变能和余能 |
34-35 |
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3.5 加权余量法 |
35-39 |
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3.6 有限元法展望 |
39-40 |
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4 建立流固耦合的有限元方程 |
40-52 |
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4.1 不可压缩流体的有限元方程 |
40-45 |
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4.2 弹性体振动的有限元方程 |
45-49 |
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4.3 流固耦合的方程 |
49-50 |
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4.4 ANSYS进行流固耦合计算的可行性 |
50-51 |
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4.5 流固耦合流程程序图 |
51-52 |
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5 ANSYS软件介绍 |
52-56 |
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5.1 ANSYS软件概述 |
52-54 |
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5.2 ANSYS软件的模块结构 |
54-56 |
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6 算例分析 |
56-84 |
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6.1 运用ANSYS软件进行模态分析 |
56-61 |
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6.2 运用ANSYS软件进行流场分析 |
61-74 |
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6.3 运用ANSYS软件进行流固耦合分析 |
74-84 |
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7 结论和建议 |
84-87 |
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致谢 |
87-88 |
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参考文献 |
88-94 |
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论文发表情况 |
94 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.138511 |
