1、外文原文：http:/ 中文 3030 字 附录二：外文文献翻译 出处： Engineering Failure AnalysisVolume 16, Issue 7, October 2009, Pages 24732484 水轮机转轮叶片的简化模型 RA Saeed, AN Galybin 摘要： 威塞克斯技术学院，艾舍斯特，英国南安普敦 SO407AA 混流式水轮机叶片是以曲梁的压力均匀分布为模型的 。 这种简化允许最大应力的分析计算随后用有限元分析比较相同的水轮机 。 有两种曲梁的模
2、型已经被提出 ， 其中一个在不同的工况下都显示出了与有限元良好的相关性 。 该模型已应用于德本迪汗水水电站 2 号机组的整个操作过程中记录的数据进行分析 。 结果表明 使水轮机叶片上出现裂缝的最大拉应力的形成不能被单独以高应力水平来解释， 而应该用不同因素的组合来解释。 2009 爱思唯尔有限公司保留所有权利。 关键词：混流式水轮机转轮、曲梁、应力分析 1.介绍 混流式水轮机是一种复杂的力学结构，它的力学性能只能用数值法来模拟。有限元法（ FEM）经常被用来进行混流式水轮机转轮的应力分析，这就需要压力分布的知识。这些
3、可从测量学 3,7,9或从计算流体力学（ CFD）模拟 6,14,18。费尔哈特演示了在数值模拟和和所有的混流式水轮机实测数据之间有很好的吻合。流体结构相互作用分析法经常被用来计算混流式水轮机转轮中的压力 21。用有 限元方法计算转轮叶片的应力是由 Angehrn 引 入的 。 混流式水轮机 的 有限元计算结果和实验测量的比较也被报道过 ， 并且揭示了不同的方式达成了令人满意的结果。 整个水轮机转轮的数值分析 ， 对计算机的内存和计算时长有很高的要求 。 为了减少计算时间 ， 以及减少对内存的需求 ， 已经提出来转轮简化模型来计算在整个运行期间转轮叶片上的压力 。 例如
4、 ， 叶片 与 上冠或下环之间的焊接头被简化为一个简单的 T 形焊接头 。 单一使用一个简化模型计算所需 的 时间比整个水轮机转 2 轮的有限元分析所需的时间少得多。这项研究提出了一个将转轮叶片简化为曲线梁的简化方法 。 结果与赛义德等 人用有限元法获得的结果进行了比较 20。用于应力分析的数据是从从德本迪汗 水电站 2 号机组所收集的（在伊拉克北部库尔德发电的主要供应商之一从 1997 年到 2002 年 ） 。 本水 轮 机的参数如下 ： 转轮叶片 13， 导向叶片 24， 额定扬程 80 米 ， 额定水头时的输出功率 83 兆瓦 ， 在额 定 水头时的流量113
5、立 方 米 /秒 ， 转速 187.5 转 10。 2.有限元应力分析 在混流式水轮机转轮中 ， 由水压产生的应力在一些负载条件下可用有限元法 计算出来。水压造成的负荷来源于计算流体力学 19。在本次调查中使用的水轮 机转轮模型和流体模型的立体模型如图 1。 计算机中的模型就是依据这个规格创建的。 2.1.有限元计算结果 对混流式水轮机转轮整体结构的 3D 有限元计算用以评估在一定操作条件下转轮的应力分布 。 在所有操作条件下 ， 最高压力值都出现在上冠附近叶片的后缘。高负荷条件以及低负荷条件下的结果如图 2。 此图显示了转轮叶片上的应力分
6、布。 图 1.流体和结构模型 3 图 2.混流式水轮机转轮的瞬时应力分布。 (a)高负荷条件 (b)低负荷条件 图 3.Derbendikhan 电站 2 号机组转轮叶片的损坏 (a)冲击叶片 (b)仔细看裂纹 在 Derbendikhan 电站 2 号机组的定期检查中已发现多个转轮叶片疲劳裂纹，其中之一如图 3。通常情况下，转轮叶片的尾部朝着上冠的边缘区域的附近被确定为承受高应力的区域 ， 因此它是疲劳裂纹形成的一个关键区域 。 赛义德等人的分析 20证实，计算的最大应力位于出口边的叶片和冠之间的过渡部分，对应图3 上面观察到的裂缝位置。 为解决这个数值问题，在主内存为 2G，频为 3.0GHz 的奔腾 4 电脑上算了 8小时 。 为了减少建模所需的时间 ， 转轮叶片 ， 被进一步简化为一个曲梁 。 这个对于某些工况下 ， 整个水轮机转轮的简化模型计算得到的结果是进一步与赛义德等 的报告进行了比较。 20 3.简化模型 在混流式水轮机转轮 ， 叶片对称排列在转轮圆周上 。 由于负载的对称性 ，
