浅谈网格密度对叶片频率的影响.pdf

第 5 6卷 第 5期 2 0 1 4年 1 O月 汽轮机技术 TURBI NE TECHNOLOGY Vo 1 5 6 NO 5 Oc t 2 01 4 浅谈 网格密度对 叶片频率的影响 薛海亮， 赵英英 ( 哈 尔滨汽轮机厂有限责任公 司， 哈 尔滨 1 5 0 0 4 6 ) 摘要： 采用有限元法对整圈叶片一阶频率进行分析时， 由于叶片网格划分的不同， 可能对频率计算造成较大影响。 通过研究叶片网格密度变化对整圈叶片一阶频率的影响， 发现叶片径向网格密度变化对整圈叶片的一阶频率影响 不大； 叶片厚度方向网格密度最好不少于 4层 ； 弧形叶根轴向网格密度小于一定数值时计算结果相差很大。 关键词 ： 有限元法 ； 叶片 ； 一 阶频率 ； 网格密度 分类号： T K 2 6 3 3 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 5 8 8 4 ( 2 0 1 4 】 0 5 - 0 3 4 5 - 0 2 Th e I mp a c t o f Me s h De n s it y t o t h e F r e q u e n c y o f Bl a d e XUE Ha l l ia n g， ZHAO Yin g y in g ( H a r b in T u r b in e C o m p a n y L im it e d ， H a r b i n 1 5 0 0 4 6， C h in a ) Ab s t r a c t ： Wh e n t h e fi r s t o r d e r f r e q u e n c y a n a l y s is o f r in g b l a d e u s in g F E A， t h e me s h in g d if f e r e n t o f b l a d e wil l imp a c t t h e f r e q u e n c y a n a l y s is g r e a t l y T h o u g h s t u d y t h e imp a c t o f me s h d e n s it y o f r in g b l a d e t o t h e fi r s t o r d e r f r e q u e n c y ， t h e c h a n g e o f me s h d e n s it y o f bl a d e S r a dia l dir e c t io n impa c t s t h e f ir s to r d e r f r e q u e nc y o f r ing b l a d e v e r y l it t l e：t h e bl a d e S t h ic kn e s s d ir e c t io n me s h d e n s it y n e e d s f o r f o u r l a y e r s ；wh e n t h e me s h d e n s it y o f e n r v e d r o o t is s ma l l e r t h a n s o me ， t h e r e s u l t s o f a n a l y s is wil l de v ia t e f r o m t he t r u e l a r g e Ke y wo r d s ：F EA ；Bl a d e；fi r s t - o r d e r f r e q u e n c y；me s h d e n s it y 0 前言 在利用有限元法计算叶片的频率时， 由于叶片网格的划 分不 同， 对 计算 结果 能 够产 生一 定 的影 响甚至 会 有较 大 出 入。虽然随着计算机技术的进步， 大型的叶片网格划分能够 求解其整圈动力特性 ， 但是在资源有限的情况下如何能取得 理想的计算结果依然具有一定的吸引力。由于汽轮机的叶 片结构具有一定的相似性 ， 对其进行网格密度研究能够对叶 片的有限元频率计算提供一定的参考。本文对某中长叶片 网格密度在叶片不同部位的变化规律进行了研究， 并对其计 算结果与实测结果进行比较分析。 1 建立有限元模型 利用有限元软件对某 中长叶片采用循环对称算法进行 叶片动力特性分 析。 1 1 实体模 型 根据某叶片建立的实体模型如图 1 所示 ， 简化叶片工作 部分的上下倒角。 1 2网格 划分 为了研究网格密度的变化规律， 对叶片模型进行网格划 分时将其分为 3个部分： 叶片加中间体、 叶根和轮缘。根据 以往的网格划分经验和划分的网格具有较高质量的前提下 ， 亘能 整圈吐 二险 奎的网格密度做如下分类 ： ( 1 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 3 -0 7 1 6 图 1 某叶片的实体模型 叶片工作部分径向网格密度； ( 2 ) 叶片工作部分厚度方 向网 格密度； ( 3 ) 叶根轴向网格密度。研究上述 3个方向上网格 密度 的变化对整 圈叶片一 阶频率的影 响。 1 2 1 叶片工作部 分径 向网格 密度 对叶片工作部分径向方向划分网格密度分别为： l 5 、 3 0 、 5 0 、 7 5 、 1 0 0个内点， 其网格划分如图2所示。 1 2 2 叶 片工作部分厚度 方向网格 密度 对叶片工作部分厚度方向划分网格密度分别为： 2层、 4 层 、 6层 ， 其 网格 划分如图 3所示。 作者简介 ：