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《氣動(dòng)激勵(lì)對(duì)葉片振動(dòng)特性的影響》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、氣動(dòng)激勵(lì)對(duì)葉片振動(dòng)特性的影響InfluenceofAerodynamicExcitationonBladeVibrationProperty學(xué)科專(zhuān)業(yè)航空宇航推進(jìn)理論與工程培養(yǎng)院系能源與動(dòng)力工程學(xué)院摘要在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，采用了空心彎掠葉片、高壓比壓氣機(jī)等新技術(shù)，減少了葉排級(jí)數(shù)。葉片的氣動(dòng)負(fù)荷卻大大增加。同時(shí)，葉片材料多使用輕質(zhì)合金和復(fù)合材料。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)葉片在上游尾跡、勢(shì)干擾、激波等非定常氣動(dòng)激勵(lì)的作用下，振動(dòng)非常嚴(yán)重。渦輪葉片更由于其極其苛刻的工作環(huán)境，深受其害。發(fā)動(dòng)機(jī)低階強(qiáng)迫振動(dòng)是一種發(fā)生在遠(yuǎn)低于葉片通過(guò)頻率下的強(qiáng)迫振動(dòng)。其激勵(lì)源是周向均勻性的缺失。本文旨在研究
2、失諧對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)低階氣動(dòng)激勵(lì)的影響以及低階氣動(dòng)激勵(lì)對(duì)葉片振動(dòng)特性的影響。研究中使用軟件HGAE對(duì)某高壓渦輪級(jí)的非定常流動(dòng)進(jìn)行了全三維粘性的數(shù)值模擬。由于低階氣動(dòng)激勵(lì)對(duì)周向不均勻性的敏感性，所有計(jì)算均針對(duì)整環(huán)葉柵。首先對(duì)單排進(jìn)口導(dǎo)葉進(jìn)行模擬，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)靜葉間的流場(chǎng)參數(shù)基于周向角度的空間傅里葉分析，研究了導(dǎo)葉后流場(chǎng)的周向特性，得到如下結(jié)論：導(dǎo)葉后的流動(dòng)中出現(xiàn)較大擾動(dòng)幅值的低階周向分量，并且低階周向分量的擾動(dòng)幅度隨著喉道面積的變化幅度而線性增加；其次，對(duì)整級(jí)渦輪進(jìn)行了模擬，通過(guò)對(duì)葉片表面的非定常氣動(dòng)力的頻域分析，得到葉片喉道面積變化幅度與低階氣動(dòng)激勵(lì)幅值的關(guān)系。得到如下結(jié)論：葉片表面時(shí)域的傅里葉分析結(jié)果
3、與導(dǎo)葉后的低階周向分量有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，低階氣動(dòng)激勵(lì)的幅值也隨導(dǎo)葉喉道面積的變化而線性增加。同時(shí)，低階氣動(dòng)激勵(lì)的出現(xiàn)，可以大幅度的降低葉片通過(guò)頻率激勵(lì)的幅值，達(dá)到散頻降幅值的作用；接著渦輪的軸向間隙進(jìn)行調(diào)整，以研究其對(duì)低階氣動(dòng)激勵(lì)的影響，研究發(fā)現(xiàn)軸向間隙對(duì)葉片表面低階壓力分量的影響不大。葉片通過(guò)頻率對(duì)應(yīng)階次的壓力分量的幅值隨軸向間隙的減小而增大。最后，對(duì)渦輪葉片的振動(dòng)特性進(jìn)行了流固耦合下的模擬，得到了如下結(jié)論，振動(dòng)的模態(tài)力的擾動(dòng)的幅值與導(dǎo)葉的喉道面積87變化有緊密的關(guān)系，導(dǎo)葉喉道面積的最大變化值越大，模態(tài)力的擾動(dòng)的幅值也越大，并且有近乎線性的關(guān)系存在。關(guān)鍵詞：氣動(dòng)激勵(lì)，非定常流動(dòng)，數(shù)值模擬，
4、低階氣動(dòng)激勵(lì)87AbstractToimproveperformanceofaero-engine,newtechniqueslikehollowbendingsweptblade,highpressureratiocompressorareimplementedandstagesofbladerowsdecrease.However,aerodynamicloadincrease.Meanwhile,thebladeuselightalloysteelasitsmaterial.Therefore,seriousbladevibrationappearsunderunsteadyflows
5、uchasupstreamwakesandshock.Turbinebladesuffersmoreduetoitsrigorousworkenvironment.Lowengineorder(LEO)forcedresponseisaparticularregimeofforcedresponse,occurringatmuchlowerfrequenciesthantheblade-passingfrequency.TheresourceofLEOexcitationisalossofsymmetry.Thispaperfocusesontheinfluenceofmistuneturb
6、ineandLEOonthebladevibration.NumericalsimulationofhighpressureturbinewithunsteadyflowsolverHGFSwasconducted.ConsideringthesensibilityofLEOexcitation,wholeannularmodelsareused.BothsingleNGVandwholeturbinestageconfigurationsaresimulatedtostudytheLEO'scharacters.Conclusionsbelowareacquiredbyanalyzingt
7、hespaceFFTofflowparameters.Asthethroatareaofcascadeincreased,AmplitudeofLEOincreaseslinearly.TheamplitudeofbladenumberharmonicisreducedlargelywhenLEOappears.Asaxialspacingreducing,AmplitudeofLEOislittleinfl
