ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 5
1 ОБЗОР ЧИСЛЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЧНОСТИ И
ДОЛГОВЕЧНОСТИ РАДИАЛЬНЫХ РАБОЧИХ КОЛЕС ТУРБОМАШИН С
РАССТРОЙКОЙ ПАРАМЕТРОВ ........................................................................... 14
1.1 Актуальность исследований прочности и долговечности радиальных
рабочих колес турбомашин с расстройкой параметров ........................................ 14
1.2 Обзор численных и экспериментальных исследований влияния
расстройки параметров на прочность и долговечность ........................................ 18
1.3 Анализ чувствительности радиальных рабочих колес турбомашин ...... 24
1.4 Числено-экспериментальные методы для исследования расстройки
параметров радиальных рабочих колес турбомашин ............................................ 26
1.5 Выводы .......................................................................................................... 29
2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И РАЗВИТИЕ
ЧИСЛЕННО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ РАДИАЛЬНЫХ РОТОРОВ ТУРБОМАШИН .............................. 31
2.1 Решение задачи математического моделирования радиальных лопаток
турбомашин с расстройкой параметров.................................................................. 31
2.2 Применение численного метода конечных элементов для решения задач
статического и динамического состояния изделий ............................................... 33
2.3 Разработка математических моделей для анализа чувствительности
радиальных рабочих колес турбомашин от вращения и температуры ............... 36
2.4 Развитие математической модели трапециевидного спектра нагружения
рабочих лопаток при проходе через сопловые лопатки ........................................ 38
2.5 Разработка математических моделей конструктивного дисбаланса ....... 40
2.6 Разработка комплексов оригинальных программ для исследования
характеристик радиальных рабочих колес турбомашин....................................... 43
2.6.1 Алгоритм и программа для расчета коэффициента увеличения
амплитуды конструкций ........................................................................................... 43
3
2.6.2 Алгоритм и программа для анализа чувствительности собственных
колебаний конструкций ............................................................................................ 46
2.6.3 Алгоритм и программа для прогнозирования ресурса радиальных
рабочих колес турбомашин ...................................................................................... 49
2.7 Выводы .......................................................................................................... 51
3 РАСЧЕТ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИАЛЬНЫХ РОТОРОВ
ТУРБОМАШИН ........................................................................................................ 53
3.1 Результаты численноэкспериментального
исследования частот
собственных колебаний радиального рабочего колеса ......................................... 53
3.1.1 Вариант исследования частот собственных колебаний радиального
рабочего колеса ......................................................................................................... 54
3.1.2 Вариант исследования частот собственных колебаний радиального
рабочего колеса с учетом упругости вала .............................................................. 57
3.2 Результаты численного анализа чувствительности конструкции с учетом
вращения и температуры .......................................................................................... 61
3.2.1 Результаты численного тестирования частот собственных колебаний
пластины на влияние вращения и температуры .................................................... 62
3.2.2 Результаты численного анализа чувствительности собственных
колебаний конструкции от дополнительных масс ................................................ 66
3.2.3 Исследование вибрационных характеристик радиального рабочего
колеса от дополнительных масс с учетом вращения и температуры .................. 72
3.3 Результаты исследования ресурса радиального рабочего колеса с
трапециевидным спектром нагружения лопаток ................................................... 74
3.4 Выводы .......................................................................................................... 76
4 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ТРАНСПОРТНЫХ ТУРБОМАШИН ПРИ
ПРОЕКТИРОВАНИИ НОВЫХ РАБОЧИХ КОЛЕС ПУТЕМ ВВЕДЕНИЯ
ПРЕДНАМЕРЕННОЙ РАССТРОЙКИ ПАРАМЕТРОВ ....................................... 79
4.1 Результаты численного исследования преднамеренной расстройки с
учетом конструктивного дисбаланса при разных толщинах лопаток ................. 79
4
4.1.1 Вариант исследования изменения толщины лопаток ............................... 79
4.1.2 Вариант исследования блочной модели с расположением лопаток в
чередующемся порядке............................................................................................. 83
4.2 Результаты численного исследования преднамеренной расстройки с
учетом конструктивного дисбаланса при разных длинах лопаток ...................... 86
4.2.1 Вариант исследования изменения длины лопаток .................................... 86
4.2.2 Вариант исследования блочной модели с симметричным расположением
по окружности колеса разных лопаток ................................................................... 88
4.3 Результаты численного анализа применения разных материалов в
конструкции дисков и лопаток колеса .................................................................... 90
4.4 Результаты численного исследования количества нарезных каналов на
основном диске колеса ............................................................................................. 93
4.5 Исследование преднамеренной расстройки параметров радиального
рабочего колеса с учетом массово-сбалансированной конструкции .................. 97
4.6 Разработка рекомендаций для повышения долговечности радиального
рабочего колеса турбомашин с расстройкой параметров ..................................... 99
4.7 Выводы ........................................................................................................ 102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 105
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ....................................................................................... 108
ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТЫ О ВНЕДРЕНИИ ........................................................ 125
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ .................................................................................................. 128
ПРИЛОЖЕНИЕ В. СВИДЕТЕЛЬСТВА О РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММ ДЛЯ
ЭВМ .......................................................................................................................... 130
