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《基于系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)的葉輪機(jī)非定常氣動(dòng)力建模方法》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaFeb．252012V01．33No．2242．248ISSN1000．6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．ca文章編號(hào)：i000—6893(2012)02—0242—07基于系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)的葉輪機(jī)非定常氣動(dòng)力建模方法蘇丹1，張偉偉1’*，張陳安2，葉正寅11．西北工業(yè)大學(xué)翼型葉柵空氣動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安7100722．中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所，北京100190摘要：為了快速獲得不同剛度的葉
2、輪機(jī)葉片顫振特性，提出了一種基于系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)的葉片排非定常氣動(dòng)力建模方法，分析了葉片氣動(dòng)阻尼隨葉間相角差和固有頻率的變化特性。該方法通過(guò)對(duì)多葉片通道的某一葉片單獨(dú)施加一個(gè)掃頻振動(dòng)信號(hào)，求解一次非定常流場(chǎng)，得到葉片排上每個(gè)葉片的氣動(dòng)力響應(yīng)，通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)，獲得每個(gè)葉片的氣動(dòng)力頻率響應(yīng)。根據(jù)小擾動(dòng)流的疊加原理，得到掃頻范圍內(nèi)各固有頻率下的葉片排所有葉片共同激勵(lì)的氣動(dòng)力模型，由此進(jìn)一步得到各個(gè)不同固有頻率的所有葉問(wèn)相角差下的氣動(dòng)阻尼。針對(duì)STCF4(StandardTestConfiguration4)算例，該方法的計(jì)算結(jié)果與直接采用計(jì)算流體力學(xué)
3、(CFD)方法和直接采用諧振信號(hào)的降階方法(ROM)得到的氣動(dòng)阻尼系數(shù)吻合得很好。該方法只需進(jìn)行一次非定常CFD計(jì)算就能得到掃頻范圍內(nèi)不同固有頻率下的氣動(dòng)阻尼特性曲線，極大地提高了計(jì)算效率，方便了葉輪機(jī)設(shè)計(jì)初期的氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性參數(shù)分析。關(guān)鍵詞：顫振；計(jì)算流體力學(xué)；降階模型；系統(tǒng)辨識(shí)；葉輪機(jī)；氣動(dòng)彈性中圖分類號(hào)：V211．47文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A葉輪機(jī)葉片顫振是典型的氣動(dòng)彈性動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。近年來(lái)，由于顫振疲勞而損壞葉片的故障屢見(jiàn)不鮮，顫振已成為高性能葉輪機(jī)研制過(guò)程中必須解決的重要問(wèn)題之一[1]。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的發(fā)展，
4、數(shù)值計(jì)算方法為葉輪機(jī)設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)，相對(duì)葉輪機(jī)氣動(dòng)彈性實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)具有難度小、周期短和危險(xiǎn)性低等特點(diǎn)。由于葉輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)十分復(fù)雜，直接采用CFD方法進(jìn)行葉輪機(jī)葉片顫振分析計(jì)算量大、效率低，因此建立一個(gè)高效準(zhǔn)確的非定常氣動(dòng)力模型是開(kāi)展葉輪機(jī)氣動(dòng)彈性分析的基礎(chǔ)。北京航空航天大學(xué)在1980--1990年發(fā)展了一種變形激盤法[2]，并用于變相角情況下的葉片氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性預(yù)測(cè)[3J。從1956年Lane提出行波型顫振模型【41以來(lái)，基于該模型的能量法在葉片顫振分析中得到廣泛使用。能量法是一種結(jié)構(gòu)／流體非耦合的方法，相對(duì)于結(jié)構(gòu)／流體耦合的時(shí)域分析方法
5、[53來(lái)說(shuō)，具有假設(shè)較多、計(jì)算量相對(duì)較小的特點(diǎn)，近年來(lái)在葉輪機(jī)氣動(dòng)彈性數(shù)值分析方面采用時(shí)域分析方法較多。但由于能量法計(jì)算量小、效率高，有不少的國(guó)內(nèi)外學(xué)者將能量法作為驗(yàn)證研究的起點(diǎn)。楊青真等呻1比較了能量法和時(shí)域分析方法，發(fā)現(xiàn)兩種方法得到的顫振結(jié)論是一致的，并考察了NACA0012和PROF葉柵算例在兩種不同折合頻率下的顫振特性。Sadeghi等[7。81針對(duì)STCF4(StandardTestConfiguration4)用能量法分析了典型葉問(wèn)相角時(shí)的顫振特性并和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了收稿日期：2011—05—24；退修日期：2011—07-01
6、；錄用日期：2011-08—29；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2011—09-0611：24網(wǎng)絡(luò)出版地址：WV#W．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20110906．1124．005．htmIDOI：CNKI：11-1929／V．201109061124．005基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(11172237，10802063)；航空科學(xué)基金(2009ZA53009)；西北工業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)研究基金*通訊作者Tel：029—88491342E—mail：aeroelastic@nwpu．edu．cn戤用搭式
7、suD，ZhangWW，
8、ZhangCA，etal．Anunsteadyaerodynamicmodelingforturbomachinerybased0／7systemidentification．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2012．33(2)：242-248．蘇丹．張偉偉，張陳安。等．基于系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)的葉輪機(jī)非定常氣動(dòng)力建模方法航空學(xué)報(bào)，2012．33(2)：242-248j蘇丹等：基于系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)的葉輪機(jī)非定常氣動(dòng)力建模方法比較，得出的顫振結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，除此以外，驗(yàn)證了能量法在葉片“質(zhì)量比”足夠大的時(shí)
9、候，采用能量法計(jì)算是有效的。近年來(lái)基于CFD技術(shù)的非定常氣動(dòng)力降階方法(ROM)被廣泛應(yīng)用于飛行器顫振分析研究領(lǐng)域。該方法計(jì)算效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直接的CFD數(shù)值模擬，還能在一定程度上考慮到流動(dòng)的非線
