Page 96 - 2024年第55卷第11期

图 ９ 转轮叶片变形及等效应力分布

１ｓ＜ｔ＜８ｓ间，进水边 Ｂ１—Ｂ３的等效应力与变形量均基本呈线性比例增加。Ｂ５区因一直有漩涡从
而等效应力持续减小，然而其变形量增加，主要原因是 Ｂ５上下 Ｂ４与 Ｂ６变形量增加连带，其中 Ｂ４等
效应力稍有增加，而 Ｂ６等效应力基本未变。出水边各监测点的等效应力均先减小后增大，变幅靠近
上冠侧越大（Ｂ７始末相差 ３．７ＭＰａ），Ｂ７区由于流量减小时离心力与重力双重作用导致出现空腔现象。
出口边其余位置（Ｂ８—Ｂ１０）约在 ｔ ＝ ３ｓ 附近等效应力有增大趋势，增加值与漩涡位置和强度相对应。
Ｂ７变形较小是因为其位于上冠与叶片连接处，且距离主轴约束处近。Ｂ８变形量先减小后增大，是由
于 ｔ＜２．７ｓ前，Ａ２区为低应力区且 Ｂ８无上冠直连，之后与 Ｂ９—Ｂ１１区因 应力 增加 而变 形量增加。
Ｂ７—Ｂ１１变形量始末增加值分别为 ０．０５、２．２３、３．９５、２．２９和 ０．２８μ ｍ，靠近上冠下环的监测点因约束
而变形量 相 对 较 少。ｔ ＝５．３ｓ后，Ｂ７—Ｂ１０等 效 应 力 与 变 形 量 增 速 加 大，相 应 于 图 ６中 ０．４Ｑ —
ＢＥＰ
０．１Ｑ 的红色框线漩涡发展区。
ＢＥＰ
从流量、力矩与等效应力、变形量的关联性来解释，式（１）—（４）分别为等效应力 σ （ＭＰａ） － 力矩
３
Ｔ（Ｎ·ｍ）、变形量 ｄ（ μ ｍ） － 力矩、等效应力－ 流量 Ｑ（ｍ ?ｓ）与变形量－ 流量在发电转空载工况的关系。
２
３
＝ ＣＴ＋ ＣＴ＋ ＣＴ ＋ Ｃ （１）
１
１５
σ Ｚ １ ＝ ＣＴ ＋ Ｃ ，σ Ｚ ２ ＝ σ Ｚ ３ ２ ３ ４ １６
２
ｄ ＝ ＣＴ ＋ Ｃ ，ｄ ＝ ＣＴ＋ ＣＴ ＋ Ｃ （２）
负 ５ １７ 回 ６ ７ １８
３
２
＝ ＣＱ ＋ Ｃ Ｑ ＋ Ｃ Ｑ ＋ Ｃ （３）
１９
８
σ Ｚ １ ＝ ＣＱ ＋ Ｃ ，σ Ｚ ２ ＝ σ Ｚ ３ ９ １０ １１ ２０
２
ｄ ＝ Ｃ Ｑ ＋ Ｃ ，ｄ ＝ Ｃ Ｑ ＋ Ｃ Ｑ ＋ Ｃ （４）
负 １２ ２１ 回 １３ １４ ２２
式中：下标 Ｚ、Ｚ、Ｚ为按长叶片划分的三段流道，见图 ９（ｃ）；ｄ 和 ｄ 分别为负荷主导区和回流主
１ ２ ３ 负 回
导区监测点的变形量；Ｃ至 Ｃ 均为系数，Ｃ 至 Ｃ 均为常数，其取值范围见表 １。结合图 ９和式（１）—
１５
１
１４
２２
（４）可知：等效应力在转轮进口约 １?３区域，力矩和流量基本呈现线性关系，而在后 ２?３区域等效应力
— １ ３ ２ —
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