国家重点基础研究发展计划(2011CB706505)
- 作品数：34 被引量：121H指数：7
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- 相关领域：理学动力工程及工程热物理航空宇航科学技术机械工程更多>>
- 基于分层模态综合法的大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动分析被引量：7
- 2014年
- 针对应用三维有限元法计算大型汽轮发电机组转子-末级叶片耦合系统扭转振动时存在自由度多和难以实现等问题,在模态综合法(CMS)的基础上,推导了计算转子-末级叶片耦合系统振动的分层二重CMS法的基本方程,给出了降阶的思路和原理.采用该方法对某1 000 MW汽轮发电机组的转子、末级和次末级叶片组成的耦合系统进行了扭转振动特性计算和分析,与不考虑末级、次末级叶片实际结构影响的固有振动特性进行了对比.结果表明:如果不考虑末级叶片的实际结构,会漏掉一些重要的振动模态,给转子和叶片的安全带来隐患;降阶前系统的自由度达到1.5亿,而降阶后系统的广义自由度仅为原自由度的0.07%;分层二重CMS法可用于大功率机组转子、末级、次末级耦合系统的扭转振动分析.
- 徐自力窦柏通范小平方宇王建录曹守洪
- 关键词：汽轮发电机组转子末级叶片扭转振动
- Navier-Stokes方程的最小二乘等几何方法被引量：1
- 2014年
- 基于Hermite多项式的C1型单元构造复杂,限制了最小二乘有限元法的应用.引入高阶光滑的非均匀有理B样条作为基函数简化C1型单元构造,提出求解黏性不可压流动Navier-Stokes方程的最小二乘等几何方法.用Newton法或Picard法对Navier-Stokes方程线性化,用线性化偏微分方程的余量定义最小二乘泛函,导出最小二乘变分方程,用NURBS构造高阶光滑的有限维空间来近似速度场和压力场.计算表明:本文方法计算的二维顶盖驱动流数值解能准确描述流动状况,计算的二维通道内圆柱绕流全局质量损失由最小二乘有限元法的6%降为0.018%,该方法可用于Navier-Stokes方程的求解,并且具有较好的质量守恒性.
- 陈德祥徐自力刘石冯永新
- 关键词：最小二乘法NAVIER-STOKES方程有限元
- 抗混叠时频域融合算法及在叶片响应分析中的应用被引量：4
- 2012年
- 为解决现有的时频域融合算法中反复使用快速傅里叶变换而出现频谱混叠误差和频谱系数周期性重复的问题,采用快速抗混叠傅里叶变换取代原有的快速傅里叶变换,从计算精度和效率两个方面对时频域融合算法进行改进.使用改进后的抗混叠时频域融合算法对某真实叶片的非线性强迫振动响应进行了计算,并与原算法的计算结果进行了比较.计算结果表明:抗混叠时频域融合算法在保证精度的前提下,计算速度约为原算法的4倍.该算法适合于有限元模型、精度要求高的非线性系统的动力学响应分析.
- 刘雅琳上官博徐自力
- 关键词：叶片干摩擦振动
- 离心压缩机转子密封碰磨故障的振动特征及诊断被引量：6
- 2015年
- 某离心压缩机试运转阶段,在工作转速下出现振动爬升,导致轴振过大,引起机组打闸停机。为消除机组故障,对启动过程和工作转速下的轴振进行了测试。根据轴振变化趋势及对不同转速和不同时刻的振动时域和频域特征分析,判明该转子故障是由转子和密封碰磨造成的。为验证故障原因,取出隔板密封和轮盖密封,使转子无法产生密封碰磨,此状态下机组运转良好,说明查找的故障原因正确。调整机组密封间隙后,转子故障消除,机组运转良好。
- 徐朝蓉徐自力邱恒斌赵宇
- 关键词：振动与波转子碰磨密封故障诊断
- 采用热固双向耦合模型的转子热应力计算方法研究被引量：18
- 2014年
- 为准确计算汽轮机转子在启、停机过程中的热应力,建立了转子瞬态温度场、应力场分析的热固双向耦合轴对称计算模型。该模型在考虑转子温度场对应力场影响的同时,也考虑了应力场对温度场的影响。采用热固双向耦合有限元模型计算了某超超临界660MW超高压转子的瞬态温度场和热应力场,并研究了热固双向耦合和单向模型计算结果的差异。计算结果表明:在转子启动过程中,温度与变形之间的耦合作用会随主蒸汽和转子表面温差增大而增强,当转子表面初温与主蒸汽温差为280℃时,两种模型计算出的转子最大热应力相差6.6%。因此,在转子表面热冲击较大的情况下,应选择热固双向耦合模型进行转子热应力计算。
- 张超徐自力刘石冯永新杨毅郑李坤
- 关键词：汽轮机转子热应力
- 采用快速动网格技术的时空同步流固耦合算法被引量：4
- 2017年
- 为了减少流固耦合计算时间,发展了一种时空同步流固耦合算法。在每一次耦合迭代中,首先求解RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes)方程,然后采用本课题组所提出的快速动网格技术计算结构及流场网格节点位移,并更新流场网格,实现流场与结构振动的空间同步求解。在每一时间步,通过多次耦合迭代,使流场计算收敛,同时保证结构振动计算的收敛,实现流场与结构振动的时间同步求解。采用该算法对弹性梁流固耦合振动及Wing 445.6颤振问题进行了研究,计算结果与文献中的结果一致。与已有文献的时间同步算法相比,此算法可以减少计算时间81.2%。
- 仲继泽徐自力
- 关键词：流固耦合动网格时间同步
- 基于动网格降阶算法的机翼颤振边界预测被引量：7
- 2017年
- 基于弹性体动网格技术,发展了一种用于机翼流场网格变形的降阶算法。将流场网格所包围的空间区域视为虚拟弹性体。以虚拟弹性体变形的静力平衡方程为基础,结合机翼的振动控制方程,推导了机翼与虚拟弹性体的整体的振动控制方程。通过模态叠加方法计算机翼和流场网格节点的位移,进而得到变形后的流场网格。考虑到机翼颤振多为1阶弯曲和扭转振动,所以在流场网格节点位移的计算中只需考虑1阶弯曲和扭转振型。为了保证计算精度,在计算中同时考虑了2阶弯曲和扭转振型。RANS方程为流体控制方程,采用Spalart-Allamras湍流模型,结合动网格降阶算法,对AGARD Wing 445.6颤振边界进行了流固耦合计算。计算结果相对于实验值的偏差小于2%,且与已有的弹性体动网格方法比,计算时间减少了54.8%。
- 仲继泽徐自力
- 关键词：机翼颤振流固耦合动网格
- 等几何分析的多重网格共轭梯度法被引量：10
- 2014年
- 提高NURBS基函数阶数可以提高等几何分析的精度,同时也会降低多重网格迭代收敛速度.将共轭梯度法与多重网格方法相结合,提出了一种提高收敛速度的方法,该方法用共轭梯度法作为基础迭代算法,用多重网格进行预处理.对Poisson(泊松)方程分别用多重网格方法和多重网格共轭梯度法进行了求解,计算结果表明:等几何分析中采用高阶NURBS基函数处理三维问题时,多重网格共轭梯度法比多重网格法的收敛速度更快.
- 刘石陈德祥冯永新徐自力郑李坤
- 关键词：多重网格共轭梯度法POISSON方程迭代算法NURBS
- 长叶片相邻围带或凸肩接触转速计算方法被引量：2
- 2012年
- 提出用围带或凸肩接触面上的法向作用力来表征叶片相邻围带或凸肩的接触关系,并通过迭代计算接触法向力从0转变为正的临界转速值(即接触转速).迭代计算中,接触面上的法向作用力由三维接触有限元分析获得,并取上一次有限元分析结果作为本次有限元分析的初始值来提高收敛速度.应用该方法对工作转速为3 000r/min的某200MW汽轮机组末级叶片相邻围带、凸肩的接触转速进行了计算.结果表明:迭代7次后接触转速的计算误差小于11.7r/min;该叶片围带、凸肩接触法向力随转速的加快而增大,且在工作转速下达到最大值.
- 陈德祥徐自力曹守洪范小平吴其林
- 关键词：汽轮机有限元方法围带计算方法
- 最小二乘等几何分析的多重网格方法被引量：4
- 2014年
- 针对最小二乘等几何分析得到的代数方程系数矩阵的条件数大、迭代求解成本高的问题,提出了求解该方程的多重网格法。该方法在密网格上进行误差光顺,使高频误差快速衰减,在疏网格上进行误差修正,使低频误差快速衰减。通过节点插入算法自动生成不同尺寸的网格,根据离散B样条建立网格转换矩阵。采用该方法求解了泊松方程,对比了多重网格迭代与Gauss-Seidel迭代、PCG迭代的收敛性,结果表明Gauss-Seidel迭代收敛速度最慢,PCG迭代收敛速度随着代数方程自由度的增加而变慢,多重网格的收敛速度最快,能够有效求解最小二乘等几何分析得到的代数方程,解决了矩阵条件数过大的问题,并且收敛速度与网格尺寸无关。
- 陈德祥窦柏通徐自力胡哺松
- 关键词：多重网格最小二乘迭代方法
