海流作用下轮机叶轮的屈曲失效分析

采用有限元计算方法,全面系统地研究了在海流联合作用下卧式海流轮机叶轮的屈曲失效行为。运用屈曲失效理论、几何力分析、三维数值模拟计算相结合的手段,考虑到轮机叶轮在海流作用过程中产生的内应力作用,分析并讨论了水动力攻角、海流作用力、轮毂对叶轮的支撑点分布位置、叶轮内外压差等参数对叶轮径向屈曲失效的影响。结果表明:海流联合作用时,弦向海流力比纵向海流力的有效推力转换率高68%,相较于传统纯潮流作用下,海流联合作用时的叶轮结构未发生明显屈曲;水动力攻角20°时叶轮抗屈曲能力强,相对径向屈曲形变量比水动力攻角为40°时减小了33%;双支撑点分布位置的变化不会改变轮机叶轮的相对屈曲特性。在双支撑点分布的跨度范围内,叶轮相对径向屈曲较小,叶轮两端翼相对径向屈曲较大;从模拟计算中可以看出,叶轮内外压差变化对叶轮屈曲承载力的影响小。