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作者：魏学锋;姬升阳;刘志辉;刘德新;张勇传;李超顺;
单位：中国长江电力股份有限公司溪洛渡电厂;华中科技大学土木与水利工程学院;
摘要：以混流式水轮机为研究对象，系统探讨了其转轮在稳定与限制运行区各工况下的压力载荷分布、径向力、轴向水推力、结构应力及疲劳寿命演化规律，并进一步在寿命最短的极端工况下开展了三维裂纹扩展模拟。结果表明：在稳定运行区内载荷与应力水平整体较低，疲劳寿命可超过百年；而在限制运行区内，部分工况的径向力与轴向推力峰峰值显著增大，应力集中加剧，导致寿命急剧缩短，最短仅约1 a。裂纹扩展模拟显示叶片根部裂纹沿Ⅰ型模式快速扩展，最终长度达13 cm，其扩展过程主要由张开型应力主导。相较于传统的水轮机寿命计算方法，提出了“运行工况-载荷响应-疲劳寿命-裂纹演化”的全流程评估框架，创新性地将全工况寿命分析与裂纹扩展行为相结合，为水轮机的运行区划分优化、寿命预测与检修决策提供了理论依据与工程支撑。
关键词：疲劳寿命;;裂纹扩展;;混流式水轮机;;宽负荷工况;;流固耦合
基金资助：三峡金沙江川云水电开发有限公司永善溪洛渡电厂科研项目资助(编号：Z412302044)
