摘要：本文提出了透平叶片疲劳强度的可靠性设计方法。该方法把透平叶片的静应力、动应力和叶片疲劳强度处理为随机变量 ,使用疲劳应力分布和疲劳强度分布的干涉模型 ,在设计阶段确定透平叶片的可靠度。

摘要：将非均匀有理B样条(NURBS)曲线及节点插入算法应用到透平叶栅的二维参数化造型,可以兼顾造型参数的实际物理意义和型线调节的灵活性;将控制点可调的NURBS曲线应用到三维叶片积叠线造型,能够构造任意形状的弯、扭、掠叶片.在此基础上搭建的透平叶片三维气动优化平台,将参数化造型、网格自动划分、流体计算并行求解集成在一起,应用实验设计和响应面分析方法进行多目标寻优.对某单级实验透平分别进行单排叶片和整级优化后,单排叶片总压损失降低了0.57%;单级绝热效率提高了0.8%.

摘要：燃气轮机透平叶片冷却通道的设计及开发对燃气轮机效率、运行安全性等具有重要意义,透平叶片冷却通道的传热特性研究是透平叶片中的重要领域。文中首先总结了透平叶片中典型U型通道中扰流冷却的研究现状:在U型通道中布置肋片、针状翅片、球窝/球凸及组合传热结构是重要的冷却方式,研究已深入至多种组合传热结构及旋转通道传热的层面;其次总结了冷却通道与气膜孔结构耦合传热的研究现状,气膜孔的布置改变了冷却通道内的原流场结构及传热特性,布置肋片、球窝等强化传热结构并与气膜孔相耦合时的流动及传热特性是目前研究的重点;最后总结了内部冷却与外部冷却相耦合时的传热特性,如叶片尾缘劈缝叶背面区域的气膜冷却与对流传热共同作用,指出该耦合传热过程是透平叶片中的重要现象。通过对透平叶片冷却通道传热特性的研究综述,指出在组合传热结构与气膜孔等相互耦合时的冷却通道传热特性还有较多的研究内容需要扩充,同时考虑适用于冷却通道的低阻高效强化传热结构也是目前关注的一大重点。

摘要：针对传统叶片数字检测方法中存在的分区不合理、检测效率低、容易漏检等问题,提出了一种新的叶片数字射线检测分区及透照参数确定方法。在叶片设计模型未知的情况下,采用近似算法获得叶片在平板探测器上的投影面积与转台转动角度的变化关系,以叶片投影面积最大时的方向作为透照方向,结合检测设备的几何参数以及焦距对透照图像质量的影响,确定了焦距。通过分析不同曝光量下平板探测器的响应情况,获取了平板探测器的线性响应灰度区间。以控制各分区透照图像的灰度值在平板探测器的线性响应灰度区间内为原则,实现了叶片的分区。所提方法可有效避免传统方法中存在的分区不合理、检测效率低、容易漏检等问题。通过实验对传统方法和所提方法进行了比较,结果表明:传统方法中分区1和分区4的部分区域灰度值过高,分区4和分区5的部分区域灰度值过低,可能造成缺陷的漏检,而所提方法不存在此问题;所提方法获得的透照图像中除分区4外,其他各分区的检测灵敏度均高于传统方法。

摘要：【目的】燃气轮机透平叶片在高温高压环境中工作,冷却技术的有效性直接影响其性能和寿命。对旋流冷却技术的研究现状进行综述,旨在总结和评估该技术在提高冷却效率和减少热应力方面的应用,系统性地分析旋流冷却技术的基本原理及其性能表现。【方法】重点分析了旋流冷却通道设计、旋流-气膜复合冷却以及旋转条件对传热效果的影响。【结果】旋流冷却技术显著提高了叶片冷却效率,减少了热应力集中现象。具体而言,合理设计旋流冷却通道可以实现冷却流体的均匀分布,增强冷却效果,延长叶片使用寿命。【结论】旋流冷却技术在燃气轮机透平叶片冷却中的应用具有广阔前景。未来的研究应继续深入探索旋流冷却技术的优化设计及其在不同工况下的性能表现。同时,结合先进的制造技术(如增材制造),可以进一步提升旋流冷却通道的设计复杂度和冷却效率,为燃气轮机的高效稳定运行提供可靠保障。

摘要：叶片尺寸对涡轮机的工作效率影响很大,为了研究透平叶片在复杂工况下的热变形,建立了气-热-固耦合模型。通过改变冷却工质比,获得一系列的三维温度场和热变形分布。结果表明:叶片的热变形整体表现为从压力面向吸力面弯曲,纵向热膨胀显著,横向的变形较小,最大变形位于叶顶前缘。随着叶片表面温度降低,热变形对温度敏感度变差。在高温段可用纵向变形来近似代替叶片总变形。该模型可预测叶片热变形,为叶片尺寸设计和型面尺寸校正提供参考数据。

摘要：透平叶片在复杂耦合场下工作会产生形变,与设计流道曲面产生偏差,严重影响涡轮机的工作效率。基于流-热-固耦合有限元模型对复杂工况下叶片的变形进行了研究。采用RNGk-e湍流模型经FLUENT流场仿真实现叶片的三维温度场和压力场模拟,利用ANSYS分析得到叶片在温度、压力、离心力单独作用和耦合作用下对应的变形量,并运用灰色关联度理论分析变形之间的关系。通过分析发现,耦合场下的叶片变形并不是各载荷单独作用下变形的线性叠加,而是复杂地耦合;温度是影响叶片变形的优势子因素,压力和离心力的影响较小。分析结果对叶片形变控制策略、补偿及重构都具有重大指导价值。

摘要：振动损坏是透平转子叶片最主要失效模式之一,其失效关系到整台机组的工作可靠性。为保证全寿命周期内工作安全可靠,在设计阶段需要对透平转子叶片进行详细振动分析,采用有限元法对叶片进行频率分析时,由于叶片网格划分密度的差别,可能对振动特性计算结果造成较大影响。本文根据某型燃机气动设计情况,进行了透平转子叶片结构设计,完成结构设计后,进一步基于ANSYS进行了振动特性分析,通过研究网格密度对叶片振动频率的影响,探究了对该榫接式叶片频率计算结果无影响的合理网格密度,指导后续同类机组透平叶片设计。

摘要：　发展了一个叶轮机械叶片全三维粘性杂交问题的气动优化设计系统。该系统包括分析技术与组合优化技术的耦合:前者基于高精度、鲁棒型的数值分析方法,已成功地用于蒸汽透平叶片的流动分析,并经详细考核已将其纳入到了实际的叶片气动设计体系;后者基于优秀的iSIGHT商用优化平台,通过对多种优化方法的集成从而发展了组合的叶片全三维气动优化策略。数值结果与试验数据的比较表明了这一气动优化设计系统真正纳入到工业设计体系是完全可能的。

摘要：透平叶片是燃气轮机寿命设计的关键部件,其内部复杂的冷却结构直接影响甚至制约透平叶片的低周疲劳寿命。为此,针对某型燃气轮机透平静叶中的内部扰流结构,基于整体模型的分析结果,应用子模型方法构建局部分析模型,通过对比边界路径上的应力结果确定用于优化设计的基准模型方案,最后分析了3种不同倒圆半径方案的应力和低周疲劳寿命,并与初始方案结果进行对比,结果表明随着扰流柱倒圆半径的增大,应力水平明显降低,低周疲劳寿命次数显著提升。同时,应用子模型方法对复杂模型的单个结构特征进行优化设计,得到的计算精度和效率比整体模型更高。研究成果能够为燃气轮机透平叶片结构设计分析提供指导。