李军，安杨

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

0 引 言

目前开发设计的末级长叶片多为异形围带加凸台拉筋的结构，在装配时易发生干涉，因此整圈叶片设计时采用间隙装配。机组工作时，利用长叶片的扭转恢复连接成整圈。装配间隙过大不能够形成整圈，反之则装配困难，且会对叶片造成损坏。因此对这种间隙装配叶片进行试验研究，根据试验结果来验证我们的计算方法，为以后设计该结构叶片积累经验。

1 叶片扭转恢复计算方法研究

1.1 扭转恢复角的计算

方法:叶片某截面在旋转前进、出汽侧圆弧中点为A、B，在工作状态产生扭转恢复，中点位也发生变化分别是A′、B′。构造两条弦，分别是AB、A′B′，两弦之间夹角α 为扭转恢复角。A 点坐标为（a1，a2），B 点坐标（b1，b2），A′点坐标为（a1′，a2′），B′点坐标（b1′，b2′）。

向量公式为：

1.2 叶片三维实体模型的建立

图1 叶片截面图

表1 模型的物理特性

取某叶片做计算模型，模型物理特性如表1所示,模型总共为6 组，分别为：单只自由叶片、与试验相对应的5 组围带和拉筋间隙不同的叶片。叶片UG 实体和ANSA 网格模型如图2、图3 所示。

在ABAQUS 中加载离心力，得到工作状态下叶片的扭转变形坐标，从而得到叶片扭转前后相对位移，进而计算出扭转恢复角的大小。

1.3 整圈叶片在不同间隙下扭转恢复角有限元计算

图2 模型整体UG 实体

图3 模型网格

根据与试验叶片的匹配性，选取三组和试验相同间隙的整圈叶片见表2，整圈叶片计算用“循环对称”算法，每一组叶片围带和拉筋的间隙一样，转速N=3000 r/min时，三组叶片扭转恢复角随相对叶高的变化曲线如图4、图5、图6 所示，由于拉筋与拉筋、围带与围带相互间的约束，叶片扭转恢复角显著减小。……