葉片式流體機(jī)械動力學(xué)分析及應(yīng)用

目錄
第0章 緒論 1
0.1 葉片式流體機(jī)械的特點(diǎn)與動力學(xué)問題 1
0.2 葉片式流體機(jī)械動力學(xué)的主要研究內(nèi)容 6
0.3 葉片式流體機(jī)械動力學(xué)的研究方法 10
0.4 葉片式流體機(jī)械動力學(xué)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 12
參考文獻(xiàn) 14
第1章 葉片式流體機(jī)械結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析基礎(chǔ) 15
1.1 葉片式流體機(jī)械承受的主要載荷與結(jié)構(gòu)振動響應(yīng) 15
1.2 葉片式流體機(jī)械結(jié)構(gòu)振動的分類 16
1.3 結(jié)構(gòu)振動的力學(xué)模型 18
1.3.1 單自由度系統(tǒng)振動的力學(xué)模型 19
1.3.2 多自由度系統(tǒng)振動的力學(xué)模型 25
1.4 振動數(shù)據(jù)處理與分析方法 29
1.4.1 振動數(shù)據(jù)的分類及一般分析方法 29
1.4.2 穩(wěn)態(tài)振動數(shù)據(jù)的分析方法 31
1.4.3 變工況運(yùn)行時(shí)的振動分析方法 36
參考文獻(xiàn) 39
第2章 葉片式流體機(jī)械的振動特征 40
2.1 葉片式流體機(jī)械運(yùn)行中的主要激振力 40
2.2 流體誘發(fā)的振動特征 41
2.2.1 流體的脈動壓力等引起的振動 42
2.2.2 間隙流動不均等引起的振動 45
2.2.3 葉片式氣體機(jī)械的氣流激振 47
2.3 機(jī)械和結(jié)構(gòu)引起的振動特征 50
2.3.1 主軸彎曲不直或有撓度 50
2.3.2 機(jī)組轉(zhuǎn)動部件的質(zhì)量不平衡 51
2.3.3 機(jī)組轉(zhuǎn)動部件與靜止部件的碰摩 52
2.3.4 支撐系統(tǒng)剛度不足引起的振動 52
2.3.5 導(dǎo)軸承軸瓦間隙大 53
2.3.6 推力軸承的推力頭松動和推力瓦不平 53
2.4 其他原因引起的振動 54
2.4.1 電磁原因引起的振動 54
2.4.2 轉(zhuǎn)子熱變形引起的振動 55
參考文獻(xiàn) 56
第3章 葉片流體機(jī)械的流固耦合動力學(xué)分析 57
3.1 葉片式流體機(jī)械的流固耦合動力學(xué)分析模型 57
3.1.1 流體動力學(xué)控制方程 57
3.1.2 流固耦合動力學(xué)控制方程 60
3.2 流固耦合分析的實(shí)現(xiàn)方法 62
3.3 水輪機(jī)中的流固耦合動力學(xué)分析實(shí)例 65
3.3.1 針對給定工況的葉輪流固耦合動力學(xué)分析 66
3.3.2 水輪機(jī)啟動過程的流固耦合動力學(xué)分析 71
參考文獻(xiàn) 74
第4章 葉片流體機(jī)械的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析 75
4.1 結(jié)構(gòu)動力學(xué)的有限元分析方法 75
4.1.1 結(jié)構(gòu)運(yùn)動方程的有限元模型 75
4.1.2 模態(tài)分析的有限元方程 77
4.1.3 模態(tài)分析特征值的求解方法 78
4.2 混流式水輪機(jī)葉輪的模態(tài)分析實(shí)例 79
4.2.1 模態(tài)的數(shù)值計(jì)算分析 79
4.2.2 模態(tài)的實(shí)驗(yàn)分析 80
4.3 水泵水輪機(jī)葉輪的模態(tài)及振動分析實(shí)例 83
4.4 軸流式水輪機(jī)固定導(dǎo)葉因卡門渦引起的振動分析實(shí)例 86
4.5 軸封式核主泵的地震響應(yīng)譜分析實(shí)例 87
4.5.1 反應(yīng)譜理論 87
4.5.2 軸封式核主泵機(jī)組建模 88
4.5.3 核主泵機(jī)組的模態(tài)分析 89
4.5.4 核主泵機(jī)組的地震譜響應(yīng)分析 90
參考文獻(xiàn) 94
第5章 葉片式流體動力機(jī)械的轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)動力學(xué)分析 95
5.1 轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的動力特性分析理論與方法 95
5.1.1 雷諾方程及其求解 95
5.1.2 導(dǎo)軸承及密封的液膜動力特性分析模型 101
5.1.3 推力軸承及基座的動力特性分析模型 107
5.1.4 軸承動力特性計(jì)算分析軟件簡介 108
5.2 導(dǎo)軸承動力特性計(jì)算分析實(shí)例 109
5.2.1 水導(dǎo)軸承 110
5.2.2 上、下導(dǎo)軸承 110
5.3 密封動力特性計(jì)算實(shí)例 115
5.3.1 定子與轉(zhuǎn)子間的密封形式 115
5.3.2 直通形迷宮密封分析模型 116
5.3.3 各影響因素對密封動力特性的影響分析 117
參考文獻(xiàn) 120
第6章 葉片式流體機(jī)械的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析 123
6.1 轉(zhuǎn)子動力學(xué)的研究內(nèi)容與發(fā)展 123
6.2 轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算分析模型 124
6.3 轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算分析方法 125
6.3.1 傳遞矩陣法簡介 126
6.3.2 有限元法簡介 132
6.4 水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算分析實(shí)例 136
6.4.1 機(jī)組主要參數(shù)及分析工況 136
6.4.2 機(jī)組轉(zhuǎn)動部件的幾何建模及有限元網(wǎng)格 137
6.4.3 數(shù)值計(jì)算分析中的約束、載荷施加 138
6.4.4 機(jī)組的轉(zhuǎn)子動力學(xué)計(jì)算分析 143
6.5 汽輪機(jī)組的軸系動力學(xué)計(jì)算分析實(shí)例 150
參考文獻(xiàn) 158
第7章 葉片式水力機(jī)械的水壓力脈動與水力振動 160
7.1 葉片式水力機(jī)械的水壓力脈動特征 160
7.2 水壓力脈動特征與運(yùn)行工況關(guān)系 163
7.3 尾水管中渦帶引起酌低頻壓力脈動 164
7.3.1 水輪機(jī)尾水管中的渦帶 164
7.3.2 尾水管渦帶引起的壓力脈動 166
7.3.3 尾水管中渦帶的數(shù)值模擬及壓力脈動預(yù)測 169
7.4 水輪機(jī)葉輪中葉道渦引起的壓力脈動 170
7.4.1 葉道渦的特點(diǎn) 170
7.4.2 葉道渦的數(shù)值模擬分析 171
7.5 葉片式水力機(jī)械中的動靜干涉引起的壓力脈動 172
7.5.1 動靜葉柵干涉引起的壓力脈動 172
7.5.2 葉輪流道幾何不對稱引起的壓力脈動 174
7.5.3 殼體流道的不均勻流場引起的壓力脈動 175
7.5.4 動靜葉柵干涉引起的壓力脈動數(shù)值模擬 177
7.6 馮 卡門渦列引起的壓力脈動 180
7.6.1 馮 卡門渦列產(chǎn)生及引起的壓力脈動特點(diǎn) 180
7.6.2 受馮 卡門渦影響的水力機(jī)械過流部件 180
7.6.3 葉片式水力機(jī)械中卡門渦流動數(shù)值模擬 182
7.7 間隙流動不均等引起的水力振動 183
7.7.1 葉輪密封導(dǎo)致的失穩(wěn) 184
7.7.2 上冠/下環(huán)側(cè)腔的影響 185
7.8 壓力管道系統(tǒng)引起的水力振動 185
參考文獻(xiàn) 188
第8章 葉片式流體機(jī)械的振動狀態(tài)監(jiān)測與分析 191
8.1 葉片式流體機(jī)械振動狀態(tài)監(jiān)測儀器與分析系統(tǒng) 191
8.1.1 流體機(jī)械振動監(jiān)測的一般要求及監(jiān)測方法 191
8.1.2 振動監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成 193
8.1.3 振動監(jiān)測方式 199
8.2 某貫流式水電機(jī)組轉(zhuǎn)動部件的振動離線監(jiān)測分析 201
8.2.1 測點(diǎn)布置及試驗(yàn)工況 201
8.2.2 機(jī)組的振動測試結(jié)果及分析 202
8.2.3 機(jī)組離線振動測試分析結(jié)論 207
8.3 某軸流式水電機(jī)組轉(zhuǎn)動部件的振動在線監(jiān)測分析 207
8.3.1 某電廠及其在線監(jiān)測系統(tǒng)概況 207
8.3.2 水電機(jī)組的振動穩(wěn)定性在線監(jiān)測系統(tǒng) 208
8.3.3 部分工況的在線振動監(jiān)測分析 210
參考文獻(xiàn) 214
第9章 基于軸系動力學(xué)仿真的水電機(jī)組振動分析系統(tǒng)及應(yīng)用 215
9.1 基于仿真模型的故障診斷及設(shè)備健康狀態(tài)評價(jià) 215
9.1.1 基于仿真模型的故障診斷方法 216
9.1.2 基于仿真模型的設(shè)備健康狀態(tài)評價(jià)方法 216
9.2 水電機(jī)組振動仿真分析系統(tǒng)的建立 217
9.2.1 振動仿真分析系統(tǒng)的構(gòu)成 217
9.2.2 軸系動力學(xué)模型的建立 220
9.2.3 基于軸系仿真模型的水電機(jī)組振動仿真分析系統(tǒng) 229
9.3 基于軸系仿真模型的水電機(jī)組振動分析系統(tǒng)的應(yīng)用 232
9.3.1 考察和分析工況變化對軸系振動特性的影響 232
9.3.2 模擬實(shí)際振動試驗(yàn) 234
9.3.3 仿真水力不平衡對機(jī)組振動特性的影響 238
參考文獻(xiàn) 241