水轮机转轮的模态响应

• 作者: LIANG（西班牙） Q W 吴新润（校） 郭延峰（译）
• 来源期刊: 国外大电机
• 学科: 物理学
• 关键词: 动态响应 水轮机 转轮
• 年，卷（期）: 2008,（1）
• 页码范围: 63-67
• 页数: 5页
• 分类号: O327

摘要

水轮机的机械设计是以转轮的动态响应为限制条件的，转轮的动态响应通常是通过计算模型来估计的。然而，转轮有很复杂的边界条件，这些边界条件很难包含在计算模型中。边界条件之一是浸没转轮的水体。水的附加质量和阻尼影响能使转轮的固有频率改变很多。 为了分析混流式水轮机转轮上的这种影响，在缩小了的模型上进行了试验和数字分析。 试验研究以模态分析为出发点。对转轮分别在空气和水中做了几次撞击试验，这种撞击响应用安装在转轮不同位置上的加速计来测量，需要特别注意的是：如何决定最合适的测量位置和撞击位置。通过模态分析，能够确定出固有频率、阻尼比和模态形状。 同时，使用FEM方法对同一个转轮进行了仿真计算。首先，为了验证数字化研究结果的精度，进行了包括灵敏度分析在内的一些计算；其次，对转轮进行了仿真计算，像在试验过程中一样，分别计算在空气和水中的固有频率和模态形状。比较仿真计算结果和试验结果，以此确定仿真计算结果的精确性，特别是在附加质量影响方面的精确性。结果比较显示，仿真计算结果和试验结果有相似的模态形状和固有频率下降比值，因此仿真计算也得出了很好的结果。 在本文中，分别给出了在空气中和水中进行试验和仿真计算得到的频率、阻尼和模态形状，在空气中通过试验和仿真计算所得到的模态形状和水中的是相同的，但是在水中得到了较低的固有频率和较高的阻尼比。固有频率的差别主要是由水的附加质量影响所引起的，而不是水的附加阻尼所引起的。固有频率方面的差值也与模态的几何形状有关，各利，模态形状有其不同的固有频率。使用无量纲值，可以将固有频率在水中的下降量推广到其他几何特陛相似的混流式水轮机转轮上。