一、轴流式水轮机叶片刚度和强度有限元分析（论文文献综述）
应金仁[1]（2021）在《浅谈影响轴流转桨式水轮机稳定运行的若干因素》文中研究指明水轮机良好的运行稳定性是减少电站维护工作量、提高电站经济效益的关键。笔者结合以往水轮机设计实践经验,总结出影响轴流转桨式水轮机稳定运行的三大因素:水力因素、结构因素及电站运行条件因素,具体包括空蚀性能、压力脉动、水力矩、导叶与桨叶协联关系、结构设计、部件的刚度和强度、水质、电网稳定性等;阐述上述因素对轴流式水轮机稳定运行造成的影响,以及在轴流转桨式水轮机设计中采取的相应措施,可供电站轴流转桨式水轮机设计时借鉴。
王鸿振[2]（2019）在《高水头水电站厂房结构耦合振动特性研究》文中研究表明随着水电事业的发展,水轮发电机组的单机容量和额定水头逐渐增大,水电站厂房中水力荷载、电磁荷载和机械荷载的作用相应增强,水电站厂房的结构振动现象愈发突出。国内外多个水电站都出现过不同程度的振动安全问题。本文从水电站机组与厂房结构的耦合关系、不同振源荷载对厂房结构振动的贡献程度、多机组间厂房结构振动的影响等问题出发,通过原型观测、理论推导和数值模拟仿真等手段,对高水头水电站厂房结构的耦合振动特性开展系统研究,主要工作及成果如下:（1）建立了机组与厂房结构的耦合振动分析模型,系统研究一高水头水电站机组与厂房结构的耦合振动特性。通过模型响应与实测振动校核,验证了耦合振动分析模型的合理性和准确性。基于耦合模态分析和响应计算发现机组和厂房结构的第一阶振型表现为发电机转子、上机架、定子机架和风洞围墙的联合水平振动,自振频率为8.4Hz;机组和厂房结构各节点在水平向的相互耦合作用比较显着,呈现分层耦合的特点。基于荷载和结构刚度开展敏感性分析,发现了机组轴系及厂房结构的竖向振动对实测水力荷载中不同频率成分的敏感性差异;研究了轴承刚度和磁拉力刚度等参数对机组和厂房结构振动的不同影响。（2）基于原型观测分析,结合信息熵方法和数值模拟技术对高水头水电站厂房结构的振动特性开展了进一步研究。通过对水电站厂房结构进行振动测试,分析了不同结构测点的振动规律。基于长时间低频监测数据的信息熵特征,研究了不同厂房结构与机组振动的相关性差异,量化分析了不同荷载对厂房结构振动的贡献程度,发现水力荷载在振动剧烈的低负荷工况下作用最显着,单独贡献占比达到76.7%。最后基于有限元模型对极限工况水力荷载作用下的厂房结构振动进行研究,得到不同结构振动强度的分布规律。（3）综合运用现场实测、理论推导和数值模拟等手段,对水电站厂房结构振动在机组间的传播问题开展系统研究。通过理论分析推导了机组间结构振动的传播公式,揭示了不同方向和不同频率振动在多机组段间的传播规律。研究发现横河向振动在相邻机组间的振动传播比例为17%到25%左右,强于顺河向振动和竖向振动;低频水力荷载与转频荷载引起结构振动的传播比例基本相当。最后应用有限元模型得以验证。
姚婷婷,郑源[3]（2020）在《轴流式水轮机顶盖强度及模态有限元分析》文中进行了进一步梳理对某轴流式水轮机在不同工况下的顶盖进行了单向流固耦合计算,运用ANSYS Workbench平台计算得到各工况下顶盖过流面准确的水压力分布,将其作为顶盖下面板水压力载荷加载到顶盖上,得到各工况下顶盖的静应力分布及变形情况.通过对有、无预应力下的顶盖进行模态分析,得到顶盖在2种情况下的固有频率和振型.研究结果表明:在各种工况下,顶盖的最大静应力和最大位移随着水头的增大而增大,均出现在顶盖下面板无筋板支撑处;顶盖在有预应力下的各阶固有频率相对于无预应力下的有所提高,提高幅度在0.5%以内,可以忽略预应力的影响;将顶盖的固有频率与各水力激振力频率比较,两者频率值相差较大,发生共振的可能性较小.研究结果可为轴流式水轮机强度及振动的校核与预测提供依据,并对顶盖结构优化设计提供一定的参考.
程帅[4]（2017）在《横缝止水布设对轴流式机组厂房结构的影响研究》文中研究表明轴流式机组广泛应用于中低水头、大流量水电站,其电站厂房型式通常采用河床式。厂房横缝止水在防止缝间渗水、保证适用性的同时,也必须考虑其对厂房各部位结构应力及变形的影响,对于内部结构复杂、空腔尺寸偏大的轴流式机组厂房而言,止水布设方案对其各方面影响更为敏感。目前针对水电站厂房坝段横缝止水没有统一的布置方式和规范,尚不清楚止水布设对厂房结构的具体影响,国内外相关研究资料甚少,设计中通常根据工程经验来确定止水位置,但往往不是最优布设方案,故亟需对厂房横缝止水布设展开系统性研究。本文采用数值仿真分析法,以某工程厂房坝段为研究载体,考虑正常运行和机组检修两种运行情况,探究不同止水布设方案厂房各部位结构应力与位移的规律性,首次对轴流式机组水电站厂房横缝止水布设方案进行全面系统性分析,为类似厂房结构的横缝止水设计提供参考。主要研究内容及成果如下:（1）针对横缝上游竖向止水进行研究,结果显示止水在进水口边墙范围内由厂房坝段上游面附近逐渐向下游移动时,厂房各关键部位应力与变形皆逐渐减小,部分结构拉应力减小幅度高达90%以上。上游竖向止水设置在进水口边墙偏下游侧,可充分缓解流道底板与顶板、进水口边墩部位应力,并可减小机墩不均匀上抬量与进水口边墩侧向位移。（2）通过分析不同下游竖向止水布设位置下厂房结构的应力与位移,发现其仅对尾水管出口段应力及下游挡墙侧向位移有所影响。止水由厂房坝段下游面附近逐渐向上游移动时,结构应力与位移皆呈减小趋势,扩散管出口顶梁处主拉应力减小幅度达80%以上,推荐将下游竖向止水布设在靠近下游挡墙上游面处。（3）研究水平止水采用浅止水和深止水两种型式下,不同止水位置厂房结构的应力与位移。结果表明,水平止水在尾水管高程范围内上抬,可有效降低尾水管混凝土主应力;深止水布设时,随着水平止水由蜗壳进口底板附近上抬至顶板高程处,蜗壳部位混凝土与钢衬应力及机墩不均匀上抬位移皆逐渐减小,建议将其布置在蜗壳进口断面顶板附近。（4）根据止水的连接方式,提出上游闭合和上游联通两种水平深止水布设方案,并详细对比二者对厂房部分结构的影响效果。发现两方案下结构应力与位移随止水位置的变化规律相同,但在相同止水布设范围下,上游联通方案对缓解蜗壳部位应力及降低机墩不均匀上抬位移的效果更为显着,水平止水由蜗壳进口底板附近上抬至顶板高程处,上游联通方案中结构应力与位移的减小量及减小幅度百分比都是上游闭合方案的两倍以上。（5）考虑减小厂房横缝有水区域面积,在水平深止水布设上游联通方案中,可将上部水平止水的下游边界向上游移动至蜗壳0°断面附近。此调整可进一步降低机墩不均匀上抬量,且不影响厂房其他部位的应力缓解效果,虽然蜗壳部分区域应力会因此有所增大,但在各止水作用下其整体应力已经维持在结构所能承受的较低水平上。
徐宏光[5]（2017）在《轴流转桨式转轮关键部件设计及其实验研究》文中进行了进一步梳理作为轴流式水轮机最重要的部件,转桨式转轮在刚度、强度和叶片密封性能上要求很高,从而才能确保电站的稳定运行。转桨式转轮的叶片需要随着负荷变化与导水机构导叶协联动作,保证具有较高的工作效率,由于叶片需要转动,因而结构比较复杂。另外,在竞争日益激烈的水电市场,必须充分重视转轮的经济指标,在满足设计安全指标情况下,尽量增大转轮的过流量,从而有效提高机组的单位容量。以往的转桨式转轮设计结构,已经无法满足轴流新电站单位容量和早期建成电站增容改造的需求,必须提出新的设计方案和优化措施,对影响转桨式转轮性能的关键因素进行改善,使结构设计更加合理,从而有效提升转桨式转轮的工作性能。本文中以轴流式水电站中所使用的大型转桨式转轮作为研究对象,针对葛洲坝电站水轮机单位容量提升的需求,对转桨式转轮的设计方案进行革新和优化。首先,根据理论公式分析转桨式转轮运行过程中的载荷,进一步设计转桨式转轮关键部件的尺寸,通过结构型式的对比分析,确定了转桨式转轮的结构,为后续的研究工作奠定基础;其次,建立转桨式转轮体和叶片的有限元模型,采用模拟转轮运行工况的压力场,通过有限元软件ANSYS分析转轮体和叶片在不同工况下的应力分布和结构变形,从而验证所设计的转轮体和叶片具有足够的刚度和强度;然后,对叶片密封的结构型式进行研究,比较不同结构型式的优缺点,确定叶片密封的设计原则,根据转轮的结构特点确定叶片密封的结构形式;同时根据转轮体的内部空间及操作容量的变化,分析研究叶片操作机构各部件结构的合理性;最后,通过厂内预装配和操作实验,以及电站真机长期运行,验证所设计的转桨式转轮的刚、强度满足设计要求,并且工作性能良好。
李晓波[6]（2010）在《轴流转桨式水轮机叶片流固耦合动力特性分析》文中进行了进一步梳理随着轴流转桨式水轮机的尺寸越来越大,过流部件的应力大大提高,叶片裂纹问题明显增多,严重地威胁电站的安全运行,水轮机叶片裂纹问题及动应力特性日益受到广泛重视。因此,有必要对各过流部件在水轮机内部流场下的动应力特性进行分析,以提高机组的运行稳定性。本文以某轴流式模型水轮机活动导叶和叶片为研究对象,通过三维非定常流场模拟和结构瞬态动力分析,采用双向顺序流固耦合计算方法,对其单周期流道进行不同协联工况下的数值计算,得到了耦合作用下的瞬态流场分布以及活动导叶与叶片的动应力和位移变形分布,并对导叶和叶片进行了耦合作用下的水中振动特性分析。考虑流固耦合作用后活动导叶压力面和吸力面中间截面的压力比非耦合情况下的压力有所降低,不同工况的降低程度各不相同；叶片正背面压差较非耦合情况下有所减小,耦合作用使得叶片能量性能下降,且叶片上最低压力值降低,会对其空化性能产生不利影响；此外,对轴流式水轮机转轮叶片的间隙流动进行了模拟,比较分析了考虑耦合作用前后的流场变化情况。结构瞬态动力分析表明：不同工况下,活动导叶最大等效应力发生在其上下端面与枢轴连接处靠吸力面或压力面一侧；其最大位移变形发生在导叶出水边中间处,且变形量很微小。叶片最大等效应力发生在叶片根部与法兰枢轴连接处靠出水边一侧；其最大位移变形发生在叶片出水边靠近外缘侧。各协联工况下,活动导叶和叶片最大应力点处的动应力变化情况存在较大差异,但在同一水头相同转速工况下,其最大动应力虽幅值不同但主频均一致,其主频值并不随导叶开度和桨叶转角改变而发生变化。考虑流固耦合作用后活动导叶和叶片在水中的振型与在空气中的基本一致,但在水中的频率比在空气中的有所降低,降幅呈非线性变化。此外,叶片旋转速度的大小对叶片固有频率影响很小。在机组实际运行过程中,应考虑流固耦合作用的影响,尽量使过流部件的固有频率与各水力激振力频率相差较大,以避免发生共振。
姬晋廷[7]（2009）在《轴流式水轮机转轮改造中的关键问题研究》文中指出我国有相当一部分轴流式水力机组空蚀破坏严重、运行稳定性差、综合性能指标较低,亟待改造,开展轴流式水轮机转轮改造中的关键问题研究对于改善机组的综合性能、提高低水头水能资源的利用效率以及提高水轮发电机组运行的可靠性具有非常重要的意义。本文结合CFD技术和流固耦合技术,开展了流动分析、动应力分析、流固耦合计算以及改型设计和性能预测等若干轴流式水轮机转轮改造中关键问题的研究工作。本文以轴流式水轮机为研究对象,进行了水轮机全过流部件的三维数值模拟,在此基础上,开展了轴流式叶片的动应力问题研究,进行了轴流式叶片的流固耦合分析,最后对湖北陆水水电站的轴流式转轮进行了改型设计和性能预测。（1）对轴流式水轮机的内部流动进行了全流道数值模拟,研究了运行工况对轴流式水轮机内部的流场分布的影响,分析了各过流部件表面的压力脉动情况以及非定常流动特性。定常流动的研究结果表明：固定导叶出口水流角在周向上分布的不均匀程度随水轮机流量的增大而增加；导叶区的流动要素沿周向分布的均匀性随导叶开度的增大逐渐减弱；大流量工况下,来流不均匀引起的各叶片表面压力分布的差异在轮毂处附近表现得最为明显,轮缘附近次之,各截面叶片间相差较大的地方均位于叶片前半部分。非定常流动的研究结果表明：不同工况下,相近时刻的导叶正背面压力分布趋势差异较大；导叶区压力脉动的主频含有与尾水管低频压力脉动相同的频率成分,在底环和中间点的压力脉动中还含有接近机组转频的频率成分；尾水管进口压力脉动的主频成分主要为低频成分,这种低频压力脉动是水轮机中压力脉动的主要脉动源之一；叶片表面的压力脉动频率除了低频成分外,还有机组转频倍数的中频成分,为机组的次要振动源。（2）对轴流式转轮和叶片分别进行了强度计算,对单叶片进行了动应力分析,分析了不同工况下轴流式转轮和叶片的应力分布特点及应力集中区,揭示了轴流式叶片动应力与流道内水压力脉动之间的关系。研究结果表明：在水压力的作用下,叶片上出现了3个应力集中区；整体转轮的最大应力值随叶片转角增大逐渐减小；随着叶片转角增大,叶片表面从轮毂至轮缘应力变化梯度逐渐增大,叶片表面应力分布不均匀程度增大。叶片动应力分析结果表明,叶片上最大应力点随工况和时间的不同在叶片压力面与法兰连接处靠近下游侧和叶片吸力面与法兰连接处靠近下游侧之间变化；叶片与法兰连接处存在高幅动应力明显大于叶片静应力的分析结果；叶片中部的应力波动比轮毂和轮缘严重,出水边比进水边明显；叶片上各点的动应力频率成分与流道内的水压力脉动频率基本一致,说明叶片上的高幅动应力主要由水压力脉动引起。（3）对轴流式转轮和叶片进行了振动特性分析,对叶片进行了流固耦合分析,研究了流固耦合作用对叶片区流场以及叶片应力分布的影响。研究结果表明,轴流式叶片在水中的固有频率有所降低,具有非线性的特点；考虑流固耦合作用后,叶片正背面压差增大,在一定程度上恶化了叶片的空化性能；考虑流固耦合作用后,叶片上的应力分布和最大应力出现的位置均未发生明显变化；与非定常流动计算结果相比,各时刻最大应力值和最大应变的变化情况各不相同；流固耦合作用不仅改变了叶片区的流场分布,对叶片的应力也有较大影响。（4）对湖北陆水水电站的轴流式转轮进行了改型设计与性能预测。通过对叶片翼型几何形状的优化,改善了转轮的水力性能；对改型后的转轮进行了性能预测,详细分析了改型后轴流式转轮主要工况的水力性能,绘制了转轮的定桨曲线、转桨的模型综合特性曲线以及最大水头下的导叶水力矩曲线。电站的实际运行情况表明,改型后转轮ZZX30的各项指标达到了改型目标提出的要求,效率高,出力稳定,综合性能有了较大提高,为电站创造了良好的经济效益,也说明了本文采用的改型设计方法和性能预测方法是有效的。
商威,廖伟丽,郑小波[8]（2009）在《考虑流固耦合的轴流式叶片强度分析》文中研究表明以轴流式水轮机全流道三维湍流数值计算结果为基础,分析水轮机的压力脉动;采用弹性力学非稳态有限元法分析轴流式叶片的强度;利用弱耦合技术,对固体域和流体域进行顺序迭代,并进行了水轮机的流固耦合分析.结果表明,在水压力作用下,叶片变形的最大位移发生在叶片出水边靠近叶片外缘处,最大应力出现在叶片上端面和法兰相接处,叶片变形对压力脉动的幅值影响明显.
郑小波,罗兴錡,郭鹏程[9]（2009）在《基于CFD分析的轴流式叶片动应力问题研究》文中研究指明以轴流式水轮机全流道三维非定常湍流数值计算结果为基础,采用弹性力学非稳态有限元法开展了轴流式叶片的动应力问题研究。计算结果表明,水轮机内部随时间变化的压力场导致叶片结构承受了较大的动态应力,叶片上的最大等效应力点与实际叶片破坏的位置一致;各工况相比叶片转角越小,叶片应力波动越剧烈;叶片上各点的动应力频率成分与流道内的水压力脉动频率基本一致,叶片上的高幅动应力是引起叶片裂纹,导致结构破坏的主要原因。
商威[10]（2009）在《轴流式水轮机内的湍流数值模拟和叶片的强度与振动特性分析》文中提出开展水轮机内的湍流数值模拟和过流部件的强度分析与振动特性问题研究,对于进一步了解水力机组振动的内在机理,提高水轮发电机组的运行稳定性,改善水轮机的综合水力性能具有重要的意义。本文对轴流式水轮机全流道内部的三维湍流流场进行了数值模拟,对活动导叶和轴流式叶片进行了强度分析和振动特性的研究。主要包括以下几个方面的工作：（1）采用雷诺平均N-S方程和κ-ε湍流双方程模型对轴流式水轮机内部的湍流流动进行了数值研究。分别进行了四个运行工况的流动分析,获得了各工况下水轮机内部的流动参数分布特征。对定常湍流流动数值模拟的计算结果表明,各工况下蜗壳内蜗形部分压力分布比较均匀,且具有良好的对称性；在固定导叶的作用下,水流的出口角趋于均匀。随着流量的增加,导叶区流动要素沿周向分布的均匀性减弱；由于来流的不均匀性,作用在转轮各叶片上的水压力有明显差异,这种差异随着流量的增大而更加明显。对非定常湍流流动数值模拟的计算结果表明,导叶开度较小时,蜗壳内和活动导叶区速度和压力分布的趋势随时间变化不大；转轮下方0.3D1处的压力变化较为明显；过流通道内各处水压力脉动的主频成分约为机组转频的1／6-1／3；尾水管中的低频压力脉动是水轮机中压力脉动的主要脉动源之一。（2）以定常湍流流动的数值模拟结果为基础,将水压力加载至有限元模型上,对活动导叶和轴流式叶片进行了强度分析,并对叶片变形后的流场进行了分析。导叶强度分析结果表明：各工况下的导叶上最大应力出现在导叶上轴颈和中轴颈相接处；变工况条件下,过渡面的存在对于活动导叶的最大应力有一定的影响。对轴流式叶片的强度分析得到了与现场检测相一致的结果：各工况相比,随着叶片向开启的方向转动,叶片最大应力逐渐减小；但在最优工况下,叶片最大应力仍然较大。各个工况下叶片的最大应力出现在叶片根部和法兰相接处靠近出水边侧,最大位移出现在叶片外缘靠近出水边侧。对叶片变形后的流场数值模拟结果表明：转轮叶片的变形增大了叶片压力面发生空化的可能性,对尾水管内的水流运动影响较大。（3）对活动导叶和轴流式叶片进行了振动特性研究。对导叶振动特性的分析结果表明：当采用简化模型,即不考虑止推装置作用、不考虑过渡面、或者不考虑法兰等情况时,导叶的振动特性发生了明显变化。对轴流式叶片振动特性的分析结果表明：不同工况点在水压力的作用下,叶片各阶频率发生了明显的变化；各阶振动最大变形值多出现在叶片的出水边中部及叶片出水边与叶片根部、叶片外缘相交处。
二、轴流式水轮机叶片刚度和强度有限元分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、轴流式水轮机叶片刚度和强度有限元分析（论文提纲范文）
（2）高水头水电站厂房结构耦合振动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水电站机组振动研究 |
| 1.2.2 水电站厂房结构振动研究 |
| 1.2.3 机组与厂房耦合振动研究 |
| 1.2.4 机组间振动影响及传播研究 |
| 1.2.5 现有研究不足 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 水电站机组与厂房结构耦合振动分析模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 耦合振动结构体系的概化 |
| 2.2.1 耦合振动结构体系竖直方向概化 |
| 2.2.2 耦合振动结构体系水平方向概化 |
| 2.3 耦合振动微分方程的建立 |
| 2.3.1 竖直方向耦合振动微分方程 |
| 2.3.2 水平方向耦合振动微分方程 |
| 2.4 耦合振动分析模型结构参数分析和计算 |
| 2.5 耦合振动分析模型荷载参数分析和计算 |
| 2.5.1 水力荷载 |
| 2.5.2 电磁荷载 |
| 2.5.3 机械荷载 |
| 2.6 耦合振动响应计算及校核 |
| 2.6.1 响应计算 |
| 2.6.2 实测校核 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 水电站机组与厂房结构耦合振动模态及响应特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 耦合振动模态分析 |
| 3.3 不同荷载要素与耦合振动响应的敏感性分析 |
| 3.3.1 荷载幅值大小 |
| 3.3.2 荷载频率成分 |
| 3.3.3 荷载相位差 |
| 3.4 不同部位刚度与耦合振动响应的敏感性分析 |
| 3.4.1 竖向刚度 |
| 3.4.2 水平刚度 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 水电站厂房结构振动特性实测分析与数值模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 厂房结构振动现场测试分析 |
| 4.2.1 测试概况 |
| 4.2.2 振动位移强度分析 |
| 4.2.3 振动位移频域特性分析 |
| 4.3 厂房结构振动与机组振动的相关性研究 |
| 4.3.1 机组结构振动规律分析 |
| 4.3.2 信息熵方法 |
| 4.3.3 不同测点厂房结构振动与机组振动的相关性分析 |
| 4.4 不同荷载对厂房结构振动的贡献程度分析 |
| 4.5 厂房结构振动安全数值模拟研究 |
| 4.5.1 模态分析及共振校核 |
| 4.5.2 极限水力荷载下的结构振动响应 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 机组间厂房结构振动传播研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 厂房结构振动现场测试 |
| 5.2.1 现场测试概况 |
| 5.2.2 初步测试结果分析 |
| 5.2.3 实测振动传播规律 |
| 5.3 机组间厂房结构振动传播机理 |
| 5.3.1 结构简化 |
| 5.3.2 振动传播模型的构建 |
| 5.3.3 传播规律分析 |
| 5.4 数值模拟和验证 |
| 5.4.1 多机组段有限元模型的构建 |
| 5.4.2 模型计算和分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论与创新点 |
| 6.1.1 主要结论 |
| 6.1.2 创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（3）轴流式水轮机顶盖强度及模态有限元分析（论文提纲范文）
| 1 轴流式水轮机流场数值模拟 |
| 1.1 计算模型 |
| 1.2 计算方法 |
| 1.3 网格划分 |
| 1.4 边界条件 |
| 1.5 计算结果 |
| 2 顶盖强度和模态分析 |
| 2.1 计算模型与边界条件 |
| 2.2 流固耦合计算结果 |
| 2.2.1 顶盖强度分析 |
| 2.2.2 顶盖模态分析 |
| 3 结论 |
（4）横缝止水布设对轴流式机组厂房结构的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 轴流式机组水电站厂房研究 |
| 1.2.2 水电站厂房横缝止水及其布置研究 |
| 1.2.3 轴流式机组厂房结构应力研究 |
| 1.2.4 轴流式机组厂房结构变形研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 有限元法在厂房结构分析中的应用 |
| 2.1 结构分析有限元法概述 |
| 2.1.1 有限元法理论基础 |
| 2.1.2 有限元法分析过程概述 |
| 2.2 水电站厂房结构分析的ANSYS实现 |
| 3 横缝上游竖向止水对厂房结构应力和位移的影响 |
| 3.1 研究基础资料 |
| 3.1.1 研究对象概况 |
| 3.1.2 计算工况与荷载 |
| 3.1.3 基本材料参数 |
| 3.2 有限元模型与假设 |
| 3.2.1 有限元模型 |
| 3.2.2 计算假定 |
| 3.3 止水布设与计算方案 |
| 3.4 上游竖向止水对厂房主要部位影响分析 |
| 3.4.1 流道底板溢流面应力分析 |
| 3.4.2 流道顶部应力分析 |
| 3.4.3 进水口边墩应力分析 |
| 3.4.4 进水口边墩侧向位移分析 |
| 3.4.5 机墩不均匀上抬位移分析 |
| 3.4.6 其他部位应力及位移 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 横缝下游竖向止水对厂房结构应力和位移的影响 |
| 4.1 止水布设与计算方案 |
| 4.2 尾水管出口段应力分析 |
| 4.2.1 尾水管出口段典型断面主应力 |
| 4.2.2 矩形扩散管出口处主应力 |
| 4.3 下游挡墙侧向位移分析 |
| 4.4 其他部位应力及位移 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 横缝水平止水对厂房结构应力和位移的影响 |
| 5.1 底部浅止水布设方案 |
| 5.1.1 止水布设与计算方案 |
| 5.1.2 尾水管结构应力分析 |
| 5.2 深止水布设上游闭合方案 |
| 5.2.1 止水布设与计算方案 |
| 5.2.2 蜗壳进口矩形断面应力分析 |
| 5.2.3 蜗壳内部典型断面应力分析 |
| 5.2.4 蜗壳外包薄层混凝土应力分析 |
| 5.2.5 机墩不均匀上抬位移分析 |
| 5.3 深止水布设上游联通方案 |
| 5.3.1 止水布设与计算方案 |
| 5.3.2 蜗壳进口矩形断面应力分析 |
| 5.3.3 蜗壳内部典型断面应力分析 |
| 5.3.4 蜗壳外包薄层混凝土应力分析 |
| 5.3.5 机墩不均匀上抬位移分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 上游闭合与联通方案效果对比及部分止水优化调整 |
| 6.1 上游闭合与联通方案效果对比 |
| 6.1.1 蜗壳进口矩形断面应力对比 |
| 6.1.2 蜗壳内部典型断面应力对比 |
| 6.1.3 蜗壳外包薄层混凝土应力对比 |
| 6.1.4 机墩不均匀上抬位移对比 |
| 6.2 上游联通方案中上部水平止水优化调整 |
| 6.2.1 止水布设与计算方案 |
| 6.2.2 蜗壳内部典型断面应力分析 |
| 6.2.3 机墩不均匀上抬位移分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（5）轴流转桨式转轮关键部件设计及其实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外转桨式转轮的研究现状及分析 |
| 1.2.1 国外转桨式转轮设计的研究现状 |
| 1.2.2 国内转桨式转轮设计的研究现状 |
| 1.3 课题主要研究的内容及研究方案 |
| 第2章 转桨式转轮结构分析及尺寸设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 大型转桨式转轮的结构 |
| 2.3 转轮体结构的确定 |
| 2.4 转轮接力器操作油压确定 |
| 2.5 转臂结构尺寸的选定 |
| 2.5.1 转轮接力器的行程计算 |
| 2.5.2 接力器的载荷计算 |
| 2.5.3 接力器的尺寸设计 |
| 2.5.4 轴承的接触应力分析 |
| 2.6 转桨式转轮叶片密封的设计研究 |
| 2.6.1 转轮的叶片密封装置 |
| 2.6.2 转轮叶片密封的应用分析 |
| 2.6.3 新型转轮叶片密封的设计研究 |
| 2.6.4 新型转轮叶片密封的应用效果 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 转桨式转轮主要部件的有限元分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元分析原理 |
| 3.2.1 单元分析过程 |
| 3.2.2 ANSYS分析步骤 |
| 3.3 转轮转轮体的有限元分析 |
| 3.3.1 转轮体建模 |
| 3.3.2 转轮体接触边界条件的确定 |
| 3.3.3 转轮体的应力分析 |
| 3.3.4 转轮体的有限元分析结果 |
| 3.4 转轮叶片的有限元分析 |
| 3.4.1 叶片的有限元模型 |
| 3.4.2 叶片的有限元分析 |
| 3.4.3 叶片的有限元分析结果 |
| 3.5 转轮操作架的有限元分析 |
| 3.5.1 操作架的有限元模型 |
| 3.5.2 操作架受力边界条件的确定 |
| 3.5.3 操作架的有限元分析 |
| 3.5.4 操作架的有限元分析结果 |
| 3.6 转轮活塞的有限元分析 |
| 3.6.1 活塞的有限元分析 |
| 3.6.2 活塞的有限元分析结果 |
| 3.7 叶片枢轴和转臂的强度计算 |
| 3.7.1 枢轴和转臂的结构 |
| 3.7.2 枢轴的载荷计算 |
| 3.7.3 枢轴的应力分析 |
| 3.7.4 转臂的载荷计算 |
| 3.7.5 转臂的应力分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 转桨式转轮性能实验研究 |
| 4.1 实验目的 |
| 4.2 实验方案 |
| 4.3 转轮实验过程 |
| 4.3.1 密封动作实验 |
| 4.3.2 油压实验 |
| 4.4 转轮实验结果分析 |
| 4.4.1 密封动作实验结果分析 |
| 4.4.2 油压实验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读工程硕士期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）轴流转桨式水轮机叶片流固耦合动力特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 前言 |
| 1.1 本课题研究背景及意义 |
| 1.2 水力机械振动与稳定性问题的发展 |
| 1.3 水轮机叶片流固耦合动力特性研究进展 |
| 1.4 水轮机组流固耦合振动研究存在的问题 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 2 流固耦合分析的数值方法 |
| 2.1 流固耦合基本理论 |
| 2.2 流固耦合基本方程 |
| 2.2.1 弹性体结构动力方程 |
| 2.2.2 流体控制方程 |
| 2.2.3 流固耦合有限元离散方程 |
| 2.3 流固耦合的求解方法 |
| 2.4 水轮机流固耦合问题的数学模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 轴流式水轮机单周期非定常流场数值模拟 |
| 3.1 流体动力学控制方程 |
| 3.1.1 控制方程 |
| 3.1.2 湍流模型 |
| 3.2 区域离散网格生成技术 |
| 3.3 模型建立与网格划分 |
| 3.4 计算工况点的确定 |
| 3.5 计算边界条件 |
| 3.6 计算结果与分析 |
| 3.6.1 考虑耦合作用后活动导叶流场结果分析 |
| 3.6.2 考虑耦合作用后转轮叶片流场结果分析 |
| 3.6.3 考虑耦合作用前后间隙流动比较分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 轴流式水轮机活动导叶和叶片动应力分析 |
| 4.1 活动导叶计算结果与分析 |
| 4.1.1 考虑耦合作用下的活动导叶应力与变形计算结果 |
| 4.1.2 活动导叶上最大等效应力时频分析 |
| 4.2 转轮叶片计算结果分析 |
| 4.2.1 考虑耦合作用下的叶片应力与变形计算结果 |
| 4.2.2 转轮叶片上最大等效应力时频分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 活动导叶和轴流式叶片振动特性分析 |
| 5.1 弹性结构静频和动频的计算模型 |
| 5.2 活动导叶振动特性分析 |
| 5.2.1 计算条件 |
| 5.2.2 活动导叶在空气中和水中的模态与频率 |
| 5.3 叶片振动特性分析 |
| 5.3.1 计算条件 |
| 5.3.2 叶片在空气中和水中的模态与频率 |
| 5.3.3 水力激振力频率分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）轴流式水轮机转轮改造中的关键问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 轴流式机组运行中存在的问题 |
| 1.3 国内水电站水轮机改造现状 |
| 1.4 与水轮机改造有关问题的研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 轴流式水轮机内部三维流动的数值研究 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 计算域的网格划分 |
| 2.3 控制方程的离散和求解 |
| 2.4 轴流式水轮机全流道三维定常流动计算 |
| 2.5 轴流式水轮机全流道三维非定常流动计算 |
| 2.6 小结 |
| 3 轴流式叶片的动应力分析 |
| 3.1 数值模型 |
| 3.2 几何模型和网格 |
| 3.3 载荷的施加 |
| 3.3 轴流式叶片的静应力分析 |
| 3.4 轴流式转轮的静应力分析 |
| 3.5 带泄水锥的轴流式转轮的静应力分析 |
| 3.6 叶片的动应力分析 |
| 3.7 小结 |
| 4 轴流式转轮叶片的振动特性研究 |
| 4.1 弹性结构静频和动频的计算模型 |
| 4.2 流-固耦合振动的控制方程 |
| 4.3 转轮和叶片振动特性分析 |
| 4.4 轴流式叶片的流固耦合分析 |
| 4.5 水力激振力分析 |
| 4.6 小结 |
| 5 轴流式转轮的改型与性能预估 |
| 5.1 转轮叶片的改型设计方法 |
| 5.2 水轮机性能的预测方法 |
| 5.3 改型后转轮的性能分析 |
| 5.4 转轮改型前后的性能比较 |
| 5.5 改造后叶片强度分析 |
| 5.6 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 论文发表情况 |
（8）考虑流固耦合的轴流式叶片强度分析（论文提纲范文）
| 1 数值计算模型 |
| 1.1 流动分析模型 |
| 1.2 刚强度分析模型 |
| 1.2.1 有限元方程[8 9] |
| 1.2.2 有限元分析几何模型与网格 |
| 2 轴流式叶片的动态特性分析 |
| 3 考虑流固耦合作用的非定常分析 |
| 3.1 静压波动的时域分析 |
| 3.2 静压波动的频域分析 |
| 4 振动特性分析 |
| 5 结 语 |
（9）基于CFD分析的轴流式叶片动应力问题研究（论文提纲范文）
| 0 前言 |
| 1 流动分析模型 |
| 2 结构分析模型 |
| 2.1 有限元方程 |
| 2.2 有限元分析几何模型与网格 |
| 2.3 动水压力载荷的施加 |
| 3 计算结果分析 |
| 4 结论 |
（10）轴流式水轮机内的湍流数值模拟和叶片的强度与振动特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 前言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外叶片强度和振动问题研究现状 |
| 1.3 ANSYS软件简介 |
| 1.4 存在的问题 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 2 轴流式水轮机内部湍流的数值模拟 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.1.1 湍流流动基本方程 |
| 2.1.2 三维湍流数值模型 |
| 2.1.3 边界条件 |
| 2.2 计算域模型 |
| 2.3 计算域的网格划分 |
| 2.4 控制方程的求解方法 |
| 2.5 轴流式水轮机三维定常湍流数值模拟 |
| 2.5.1 计算工况点 |
| 2.5.2 蜗壳、固定导叶计算结果分析 |
| 2.5.3 活动导叶计算结果分析 |
| 2.5.4 转轮计算结果分析 |
| 2.5.5 尾水管计算结果分析 |
| 2.6 轴流式水轮机三维非定常湍流数值模拟 |
| 2.6.1 蜗壳计算结果分析 |
| 2.6.2 导叶计算结果分析 |
| 2.6.3 转轮计算结果分析 |
| 2.6.4 尾水管计算结果分析 |
| 2.7 小结 |
| 3 活动导叶和轴流式叶片的强度分析 |
| 3.1 数值模型 |
| 3.1.1 离心力场下结构的有限元运动方程 |
| 3.1.2 静力平衡方程 |
| 3.2 几何模型和网格 |
| 3.2.1 活动导叶的几何模型和网格划分 |
| 3.2.2 轴流式叶片的几何模型和网格划分 |
| 3.2.3 自由度约束 |
| 3.3 水压力载荷的施加方法 |
| 3.4 活动导叶强度分析 |
| 3.5 叶片的强度分析 |
| 3.6 叶片变形后的流场分析 |
| 3.6.1 活动导叶计算结果与分析 |
| 3.6.2 转轮计算结果与分析 |
| 3.6.3 尾水管计算结果与分析 |
| 3.7 小结 |
| 4 活动导叶和轴流式叶片的振动特性分析 |
| 4.1 叶片静频和动频的计算模型 |
| 4.2 活动导叶振动特性分析 |
| 4.2.1 有、无过渡面的活动导叶振动特性分析 |
| 4.2.2 特殊设置下活动导叶振动特性分析 |
| 4.3 叶片振动特性分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 总结 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
四、轴流式水轮机叶片刚度和强度有限元分析（论文参考文献）
- [1]浅谈影响轴流转桨式水轮机稳定运行的若干因素[J]. 应金仁. 红水河, 2021(04)
- [2]高水头水电站厂房结构耦合振动特性研究[D]. 王鸿振. 天津大学, 2019(06)
- [3]轴流式水轮机顶盖强度及模态有限元分析[J]. 姚婷婷,郑源. 排灌机械工程学报, 2020(01)
- [4]横缝止水布设对轴流式机组厂房结构的影响研究[D]. 程帅. 西安理工大学, 2017(01)
- [5]轴流转桨式转轮关键部件设计及其实验研究[D]. 徐宏光. 哈尔滨工业大学, 2017(01)
- [6]轴流转桨式水轮机叶片流固耦合动力特性分析[D]. 李晓波. 西安理工大学, 2010(11)
- [7]轴流式水轮机转轮改造中的关键问题研究[D]. 姬晋廷. 西安理工大学, 2009(02)
- [8]考虑流固耦合的轴流式叶片强度分析[J]. 商威,廖伟丽,郑小波. 河海大学学报(自然科学版), 2009(04)
- [9]基于CFD分析的轴流式叶片动应力问题研究[J]. 郑小波,罗兴錡,郭鹏程. 水力发电学报, 2009(03)
- [10]轴流式水轮机内的湍流数值模拟和叶片的强度与振动特性分析[D]. 商威. 西安理工大学, 2009(S1)