復雜載荷作用下大型屏蔽電機主泵屏蔽部件穩(wěn)定性研究.pdf

1、屏蔽部件作為屏蔽電機主泵中的關鍵部件之一，是一個獨特的結構，由定、轉子屏蔽套及定子屏蔽套外部的環(huán)肋構成。此部件在高溫高壓的工況下，除受到系統(tǒng)壓力外，還受到初始應力的作用，螺旋環(huán)流引起的流體載荷的作用，溫度變化引起的熱載荷的作用，在多載荷聯(lián)合作用下易于失穩(wěn)。失穩(wěn)會影響一回路的安全運行，給屏蔽電機主泵帶來安全隱患。因此，此類結構的穩(wěn)定性引起了眾多學者的關注。同時，由于屏蔽部件的特殊用途，對其研究成果知之甚少。為此，有必要深入研究初始應力、流

2、體載荷、熱載荷等載荷聯(lián)合作用下屏蔽部件的失穩(wěn)行為，為此類結構的性能預測和安全評估提供理論支撐。
　　本文根據屏蔽部件的結構特點，將其視為內部為剛性圓柱體，外部為彈性環(huán)肋圓柱殼的同軸柱殼結構。圍繞著初始應力（預載荷）、流體載荷和熱載荷單獨或聯(lián)合作用下該結構的穩(wěn)定性和動力學行為開展研究。主要內容如下：
　　1）由于安裝時的水壓作用，屏蔽部件存在著初始應力。基于Donnell殼體理論，建立了包含初始應力的系統(tǒng)壓力作用下的環(huán)肋柱殼的

3、非線性穩(wěn)定性方程。使用Galerkin方法獲得了數值結果，分析了幾何參數、環(huán)肋對該結構失穩(wěn)的影響，給出了臨界失穩(wěn)應力隨初始應力變化的規(guī)律。
　　2）基于Donnell殼體理論和勢流理論，建立了理想螺旋環(huán)流作用下同軸柱殼結構的動力穩(wěn)定性方程。使用零階輪廓法獲得了數值結果，分析了幾何參數、環(huán)肋對該結構失穩(wěn)的影響，提出了失穩(wěn)準則，揭示了螺旋環(huán)流作用下該結構的失穩(wěn)機理。
　　3）基于勢流理論和充分發(fā)展的湍流理論，獲得了流體攝動壓力和

4、穩(wěn)態(tài)粘性力，并把穩(wěn)態(tài)粘性力處理為預載荷，建立了粘性螺旋環(huán)流作用下同軸柱殼結構的動力穩(wěn)定性方程。使用零階輪廓法和殘差技術獲得了數值結果，分析了幾何參數、環(huán)肋對該結構失穩(wěn)的影響，解釋了流體的粘性引起失穩(wěn)流速下降的原因。
　　4）根據熱-彈理論，獲得了熱載荷；在前面研究的基礎上，建立了預載荷、流體載、熱載荷聯(lián)合作用下同軸柱殼結構的動力穩(wěn)定性方程。使用零階輪廓法獲得了該方程的解，分析了熱載荷對失穩(wěn)流速的影響，揭示了多載荷聯(lián)合作用下該結構的