Дослідження НДС лопаті низьконапірної поворотно-лопатевої гідротурбіни

Автор(и)

  • Mykola Yuriiovych Raivakhovskyi
  • Arnol’d Georgiiovych Andreev

DOI:

https://doi.org/10.20998/2078-9130.2020.2.219646

Ключові слова:

лопать, пластина, гідротурбіна, оптимізація, напружено-деформований стан, варіаційний метод Рітца

Анотація

В ході цього дослідження розробляється та оптимізується програмне забезпечення для аналізу напружено-деформованого стану лопаті низьконапірної поворотно-лопатевої гідротурбіни. Аналізується математична модель, згідно з якою лопать, яка насправді є пологою оболонкою і закріплена частково, замінюється пластиною змінної жорсткості, що представляє в плані кільцевий сектор з затисненим внутрішнім дуговим краєм. В ході дослідження розроблено прикладне програмне забезпечення, яке дозволяє за допомогою варіаційного методу Рітца проводити дослідження напружено-деформованого стану різних лопатей в залежності від їх геометричних і механічних параметрів, а також зовнішніх навантажень. Геометричними параметрами лопаті є: внутрішній і зовнішній радіуси кільцевого сектора, кут кільцевого сектора, максимальна товщина лопаті і інтерполяційна сітка для знаходження відносних товщин лопаті. Механічними параметрами є модуль Юнга і коефіцієнт Пуассона матеріалу, з якого виготовлена лопать, навантаження приймається рівномірно розподіленим. Оскільки товщина лопаті змінна, вхідними даними є відносні товщини лопаті в різних точках. Для обчислення проміжних значень застосовуються білінійна інтерполяція і інтерполяція Лагранжа 9-ї степені. Аналізується точність і обчислювальна складність методів чисельного інтегрування, а саме інтерполяція підінтегральної функції поліномом з подальшим аналітичним обчисленням і використання квадратурної формули, отриманої в результаті повторного інтегрування із застосуванням формули Сімпсона. На підставі порівняння результатів робиться висновок про доцільність застосування поліноміальної інтерполяції з подальшим аналітичним розв’язком. За допомогою розробленого програмного комплексу проводиться розрахунок напружено-деформованого стану пластини, яка апроксимує реальну модель лопаті ЛМЗ (ПЛ510), результати якого порівнюються з експериментальними даними. Здійснюється аналіз декількох конфігурацій лопаті.

Посилання

Mihlin S.G. Uprugie obolochki, blizkie k ploskim plastinam, Sb. Voprosyi prochnosti lopasti vodyanoy turbinyi, Leningrad: Izd. LGU, 1954. 328 p.

Shihobalov S.P., Krasnov V.M. i dr. Eksperimentalnoe issledovanie napryazhennogo sostoyaniya lopasti vodyanoy turbinyi. Moscow: Gostehizdat, 1964.

Kachanov L.M. Raschet prochnosti lopasti vodyanoy turbinyi. Leningrad: Izd. LGU, 1954. 328 p.

Kantorovich L.V. Kryilov V.I. Priblizhennyie metodyi vyisshego analiza. Moscow-Leningrad: Fizmatlit, 1962, 708 p.

Pratusevich Ya.A. Variatsionnyie metodyi v stroitelnoy mehanike. Moscow: Gostehizdat, 1948. 400 p.

Berezin I.S., Zhidkov N.P. Metodyi vyichisleniy. Bn.1. Moscow: GIFML, 1962. 464 p.

Feodosev V.I. Soprotivlenie materialov. Uchebnik dlya VTUZov. Moscow: Nauka, 1986. 512 p.

Samul V.I. Osnovyi teorii uprugosti i plastichnosti. Ucheb. Posobie dlya inzh.-stroit. spetsialnostey vuzov. Moscow: Vyisshaya shkola, 1982. 264 p.

Andreev A.G., Lyisenko B.M. Raschyot na prochnost lopasti nizkonapornoy povorotno-lopastnoy gidroturbinyi. Energomashinostroenie. 1961. № 6. P. 24-26.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-09-17