透平末级叶片材料抗水蚀特性的数值研究

作者：邸娟; 王顺森; 蒋希航; 颜晓江; 周伟

来源：西安交通大学学报, 2021, 55(02): 38-46.

• 叶片
• 液固冲击
• 水蚀
• 表面粗糙度
• 数值模拟

基于非线性显式动力学软件ANSYS LS-DYNA,采用光滑粒子流体动力学和有限元耦合算法(FEM-SPH)建立了汽轮机典型末级叶片基材17-4PH(0Cr17Ni4Cu4Nb)的高速水柱射流撞击模型,并进行了网格无关性验证,模拟了高速射流与靶材的撞击过程,研究了射流角度、射流速度和表面粗糙度对靶材水蚀特性的影响。结果表明:相同靶材表面结构下,射流角度越大,靶材水蚀越严重;表面粗糙度对水蚀影响较大,10μm凹槽试样的质量损失平均为2μm凹槽试样的1.6倍,2μm凹槽试样的质量损失约为光滑表面试样的1.4倍;提高靶材表面光洁度,能促进水滴压力波的自由扩展,显著降低撞击压力,从而提高材料的抗水蚀性能;射流速度越大,材料水蚀质量损失越多,靶材的水蚀累积质量损失与射流速度成指数关系,拟合得到速度指数约为3.83。

• 单位
  中南大学; 西安交通大学; 太原科技大学