透平机械枞树形叶根轮缘优化方法研究

摘要

枞树形叶根广泛应用于燃气轮机和大功率蒸汽轮机叶片,叶根的结构在一定程度上影响着整个叶片的安全性.本文基于参数化语言APDL,利用有限元软件ANsYs对具有复杂三维接触的枞树形叶根轮缘进行优化.以接触面倾斜角为优化变量,首先采用随机搜索方法得到较小的合理解范围,然后使用零阶算法和一阶算法分别进行优化分析,得到了接触面倾角最优值,使叶根轮缘的最大等效应力最小.优化结果表明在本研究中,初值对零阶算法影响不大,对一阶算法的收敛存在一定影响.通过优化前后结果对比,发现当接触面倾角从初始设计的25.变为最优值40.75.时,叶根及轮缘的最大等效应力分别减少了0.82%和11.2%.本文方法可以为枞树形叶根轮缘部分设计提供理论支持和基础数据.