冲动式工业汽轮机热力和强度计算系统研究

论文摘要

工业汽轮机的特点是功能需求多样化,需要根据用户的特殊需求进行非标准设计和制造。工业汽轮机根据工作原理有冲动式和反动式之分,我国的反动式工业汽轮机采用了静体部分的积木块技术与通流部分的CAD相结合的引进设计技术,其产品的性能和质量已经达到了国际先进水平;而冲动式工业汽轮机为各厂家自行设计,其设计规范没有反动式汽轮机那样严密的系列化和模块化,其设计热力设计程序,无法达到反动式那样的集成程度,存在着需要输入的参数过多、通用性不强、用户界面不友好等一些问题。针对当前国内冲动式工业汽轮机热力计算软件存在的这些问题,本文在对汽轮机热力和强度计算的原理方法进行总结和研究的基础上,研究开发一套方便且快速地实现冲动式工业汽轮机热力和强度计算的计算系统,系统研究的主要内容如下:（1）研究了冲动式工业汽轮机热力和强度计算算法。文中重点分析了供热抽汽机组新机型热力设计中各级段设计流量的确定原则,并给出了计算模型;研究了汽轮机变工况热力核算中采用的逆顺序混合算法的原理和优点,总结了超音速级的变工况热力核算算法,并结合有关资料对算法进行改进,提高了计算的精度,而且有利于计算程序的收敛。（2）以面向对象的模块化建模方法对冲动式工业汽轮机热力和强度计算系统进行开发。本文对凝汽式、背压式、抽凝式和抽背式等多种不同类型工业汽轮机的热力和强度计算流程特点进行分析,将计算系统进行模块化分解,然后运用面向对象的C++编程技术编制程序模块,并建立一套模块自动连接组合系统,从而使计算系统能满足多种不同类型工业汽轮机的热力和强度计算需求。（3）将工业汽轮机热力计算和零件强度计算两种功能集成到了一个平台上,零件强度计算为工业汽轮机新机型热力设计和变工况运行提供一个安全检验的平台。同时,强度计算系统也可作为一个独立的模块,对没有经过热力计算的机组也可进行零件强度计算。（4）使用数据库对计算资料进行统一管理。系统将汽轮机通流部分数据资料,材料性能数据资料,计算中常用的曲线和图表等存储在数据库源工程Access数据库中,进行了统一的管理。（5）介绍了面向对象的软件测试方法的原理、模型,并在该方法的指导之下,对计算系统进行类和方法测试、类簇测试和系统测试等不同层级的测试。最后给出在系统测试中的几个应用实例,测试结果表明,计算系统达到了预期的功能要求。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 概述
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 中国汽轮机行业的发展状况
• 1.1.2 工业汽轮机的发展状况
• 1.2 汽轮机热力和强度计算概述及其计算程序的发展状况
• 1.2.1 汽轮机热力计算的分类
• 1.2.2 汽轮机强度校核计算概述
• 1.2.3 工业汽轮机热力计算软件的发展状况及其存在的问题
• 1.3 论文的研究工作
• 1.3.1 课题研究的工程背景
• 1.3.2 课题的研究意义
• 1.3.3 论文的主要内容
• 第2章 工业汽轮机热力与强度计算的主要理论和算法模型
• 2.1 工业汽轮机的设计特点
• 2.2 抽汽式工业汽轮机各级段设计流量的确定原则
• 2.2.1 任何热负荷下均可发出额定电功率的机组
• 2.2.2 抽汽量稳定的机组
• 2.2.3 抽汽量随季节变化较大的供暖抽汽机组
• 2.3 变工况热力核算方法──逆顺序混合算法
• 2.3.1 逆顺序混合算法的优点
• 2.3.2 逆顺序混合算法中压力级的核算方法
• 2.3.3 逆顺序混合算法中超音速级的核算方法
• 2.3.4 逆顺序混合算法中调节级的核算方法
• 2.3.5 整机变工况逆顺混合详细核算
• 2.4 叶轮的应力计算和安全校核方法
• 2.4.1 二次计算法
• 2.4.2 套装叶轮的应力计算
• 2.4.3 整锻叶轮的应力计算
• 2.4.4 叶轮的安全校核方法
• 第3章 工业汽轮机热力和强度计算系统的总体设计思想
• 3.1 模块化建模的思想
• 3.1.1 为什么要模块化建模
• 3.1.2 模块化建模方法的内容
• 3.2 面向对象的模块化建模方法
• 3.3 工业汽轮机热力和强度计算系统的模块划分
• 3.3.1 核心计算部分的模块划分
• 3.3.2 系统其他部分的模块化分
• 3.4 可视化的软件开发环境
• 第4章 计算系统的设计与实现
• 4.1 数据库的设计
• 4.1.1 热力和强度计算中的数据变量设计
• 4.1.2 产品数据库的设计实现
• 4.2 新机型热力设计计算模块的设计与实现
• 4.3 变工况热力核算模块的设计与实现
• 4.3.1 压力级逆顺序混合计算函数prog（ ）
• 4.3.2 超音速级出口汽流速度计算函数lj（ ）
• 4.3.3 调节级变工况热力核算函数adjust（ ）
• 4.3.4 整机变工况热力核算程序设计
• 4.4 强度校核计算模块的设计与实现
• 4.4.1 面向对象的强度校核计算类的设计
• 4.4.2 强度计算交互界面设计和计算过程的组织
• 第5章 面向对象的软件测试与系统应用实例
• 5.1 面向对象的软件测试方法介绍
• 5.1.1 面向对象软件测试模型
• 5.1.2 面向对象软件测试的层次划分
• 5.1.3 面向对象测试方法在计算系统中的应用
• 5.2 新机型热力设计计算应用实例
• 5.2.1 新机型热力设计计算过程
• 5.2.2 新机型热力设计计算结果分析
• 5.3 变工况热力核算应用实例
• 5.3.1 变工况热力核算过程
• 5.3.2 变工况核算结果分析
• 5.4 套装叶轮强度计算应用实例
• 5.4.1 套装叶轮强度校核计算的流程
• 5.4.2 计算结果对比与误差分析
• 第6章 全文总结和展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 附录 作者在攻读硕士学位期间的科研工作、发表学术论文情况