激波对跨声速风扇叶片颤振特性的影响 被引量：6

1

作者 张翔 黄秀全 +1 位作者 张恒铭 陈玉春 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期411-418,共8页

为了研究激波对叶片气动弹性稳定性的影响,基于谐波平衡计算方法,结合结构动力学分析,采用单向耦合方式下的能量法对跨声速风扇的颤振特性进行了数值研究。计算结果表明:设计点工况下,二阶弯曲模态时叶片的最小气动阻尼系数小于0,数值为... 为了研究激波对叶片气动弹性稳定性的影响,基于谐波平衡计算方法,结合结构动力学分析,采用单向耦合方式下的能量法对跨声速风扇的颤振特性进行了数值研究。计算结果表明:设计点工况下,二阶弯曲模态时叶片的最小气动阻尼系数小于0,数值为-0.338%,意味着叶片存在失稳风险;此外,100%等转速线不同工况下叶片的颤振特性不尽相同,激波位置变化对气流做功的影响是导致叶片气动弹性稳定性差异的主要诱因。 展开更多

关键词 叶片颤振 激波 非定常流 能量法

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高低空环境下压气机叶片颤振特性研究 被引量：6

2

作者 张翔 陈玉春 黄秀全 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期572-578,共7页

为了揭示高低空环境对压气机气动弹性稳定性的影响机理,采用谐波平衡技术和能量法对叶片在不同工作高度下的颤振特性进行了数值研究。结果表明:近失速二阶模态下叶片在地面和高空于不同的波节数1和2时达到最小气动阻尼状态;近失速前两... 为了揭示高低空环境对压气机气动弹性稳定性的影响机理,采用谐波平衡技术和能量法对叶片在不同工作高度下的颤振特性进行了数值研究。结果表明:近失速二阶模态下叶片在地面和高空于不同的波节数1和2时达到最小气动阻尼状态;近失速前两阶模态下高低空叶片的气动阻尼系数(Log Dec)最小值分别为0.5460%,0.4521%和0.3460%,0.2168%,但叶尖处地面的当地Log Dec小于高空值;对于近失速一阶模态,叶片尖部的非定常压力脉动随着工作高度的变化呈现出不同的时空形态,从而导致当地积累功存在较大差异。 展开更多

关键词 叶片颤振 非定常流 高低空 能量法

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转静干涉对转子叶片颤振特性的影响 被引量：11

3

作者 杨慧 李振鹏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期258-264,共7页

在不同气动工况、不同几何模型下,采用自行开发程序对全环多排的高压压气机进行了流固耦合数值模拟,分析了进口导流叶片(IGV,以下简称导叶)对转子叶片颤振稳定性的影响。通过对气动弹性标准算例4的数值模拟验证了程序在颤振领域的有效... 在不同气动工况、不同几何模型下,采用自行开发程序对全环多排的高压压气机进行了流固耦合数值模拟,分析了进口导流叶片(IGV,以下简称导叶)对转子叶片颤振稳定性的影响。通过对气动弹性标准算例4的数值模拟验证了程序在颤振领域的有效性。针对导叶-转子模型和单转子模型,考察了近堵塞点、近设计点和近失速点3个工况下,节径变化对叶片颤振稳定性的影响,给出了气动弹性最不稳定状态对应的叶片振动形式。通过对比发现,导叶作用随工况而异,近堵塞点导叶使得转子1阶弯曲模态气动阻尼提高130.63%。研究表明:导叶引起的非定常压力波反射增强了转子叶片的非定常压力扰动幅值,使得弯曲振型的颤振稳定性增强。基于单转子模型的颤振分析给出了不准确的气动阻尼值。 展开更多

关键词 叶片颤振 转静干涉 流固耦合 全环多排 行波振动 气动阻尼

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跨音速风扇全环叶片颤振特性的流固耦合分析 被引量：10

4

作者 郑赟 杨慧 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期626-630,共5页

发展了求解叶片颤振问题的流固耦合计算方法和全环叶片振动的气动弹性模型,在每一时间步同步求解流体运动方程和叶片振动方程并交换边界信息;流体域求解了非定常雷诺平均N-S方程,得到每一步由于叶片变形而引起的流场变化;叶片变形则由... 发展了求解叶片颤振问题的流固耦合计算方法和全环叶片振动的气动弹性模型,在每一时间步同步求解流体运动方程和叶片振动方程并交换边界信息;流体域求解了非定常雷诺平均N-S方程,得到每一步由于叶片变形而引起的流场变化;叶片变形则由积分叶片表面受到的气动力并求解结构动力学方程得到.颤振分析是在全环叶片模型上进行的,并解除了预先设定叶片间相位角的限制.此方法的显著特征是在一次气动弹性计算过程中,可同时分析叶片多个固有模态、多个节径下的气动弹性稳定性,大大提高了使用时域法进行叶片排气弹分析的计算效率.考察了NASA rotor 67风扇全环模型在堵塞点、最高效率点和近喘点3个气动工况下,节径变化对叶片气动弹性稳定性的影响,给出了不同模态下气弹最不稳定状态对应的叶片振动节径形式.结果表明,振动形式对于叶片气动弹性稳定性的影响很大. 展开更多

关键词 叶片颤振 气动弹性 流固耦合 跨音速风扇 行波振动 气动阻尼

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某型风扇叶片颤振研究 被引量：3

5

作者 张扬军 陶德平 周盛 《燃气涡轮试验与研究》 1996年第2期5-8,共4页

介绍了采用可考虑变叶片间相角的变形激盘法对某型风扇叶片的颤振性能进行的研究结果。计算表明,转子在大的来流攻角或高的相对马赫数下,叶片有可能发生失速颤振,在零度攻角附近可能出现堵塞颤振。叶片气动弹性稳定较差的叶片主要是那... 介绍了采用可考虑变叶片间相角的变形激盘法对某型风扇叶片的颤振性能进行的研究结果。计算表明,转子在大的来流攻角或高的相对马赫数下,叶片有可能发生失速颤振,在零度攻角附近可能出现堵塞颤振。叶片气动弹性稳定较差的叶片主要是那些叶片间相角为正的叶片。该计算结果为某型风扇叶片的设计提供了有益的参考。 展开更多

关键词 风扇 非定常流 叶片颤振 航空发动机 变形激盘法 来流攻角

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叶片颤振 被引量：2

6

作者 宋兆泓 《华电技术》 CAS 1992年第5期45-52,共8页

分析了发动机叶片颤振的基本特征,计算了叶片受力,用叶片特征截面法对弯扭耦合颤振进行理论研究,提出错频叶片是抑制颤振的有效方法。

关键词 叶片颤振 物理模型 错频 振型 动平衡 叶片型面设计

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稳定负荷对流体机械叶片颤振稳定性的影响

7

作者 张扬军 陈乃祥 《动力工程》 CSCD 1996年第4期10-14,共5页

将二维平面振荡叶栅的非定常流场分解为定常平均流场和以简谐振荡为运动规律的非定常小扰动流场的叠加，通过求解定常的Ｎ─Ｓ方程和非定常的线化Ｎ—Ｓ方程模拟非定常流场，来研究定常流动负荷对叶片颤振稳定性的影响，考察了在不同的... 将二维平面振荡叶栅的非定常流场分解为定常平均流场和以简谐振荡为运动规律的非定常小扰动流场的叠加，通过求解定常的Ｎ─Ｓ方程和非定常的线化Ｎ—Ｓ方程模拟非定常流场，来研究定常流动负荷对叶片颤振稳定性的影响，考察了在不同的叶型弯角、不同的来流攻角和不同的来流速度情况下的叶片颤振稳定性．结果表明叶型弯角、来流攻角和来流相对速度均对叶片的颤振性能有较大的影响。 展开更多

关键词 透平机械 负荷稳定 叶片颤振 颤振 流体机械

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航空发动机叶片颤振分析 被引量：2

8

作者 戴思成 《机械制造与自动化》 2020年第6期66-69,共4页

航空发动机的安全性和可靠性长期被叶片颤振问题所困扰。发生颤振时,由于剧烈的振动,在极短的时间内便可导致叶片断裂等严重后果。针对某型航空发动机压气机叶片,构造出两种叶片结构模型,运用MSC. Patran2008和MSC. Nastran2008,进行了... 航空发动机的安全性和可靠性长期被叶片颤振问题所困扰。发生颤振时,由于剧烈的振动,在极短的时间内便可导致叶片断裂等严重后果。针对某型航空发动机压气机叶片,构造出两种叶片结构模型,运用MSC. Patran2008和MSC. Nastran2008,进行了模态分析和颤振分析。分别采用K-E法和P-K法计算两种叶片在亚声速内的临界颤振速度,分析了亚声速内马赫数(空气压缩性)对两种叶片临界颤振速度的影响,并基于计算结果比较了K-E法和P-K法的区别。 展开更多

关键词 气动弹性力学 叶片颤振 MSC.Nastran K-E法 P-K法 V-g图

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近零出力下汽轮机末级叶片颤振研究

9

作者 朱秋良 韩旭 韩中合 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第2期410-416,共7页

低压缸零出力改造可以充分挖掘机组调峰能力,然而低压转子和内部工质摩擦会产生鼓风损失,末级流场极不稳定。基于国内外研究现状,以某300 MW汽轮机末级叶栅为研究对象,数值计算得到了不同流量工况下汽轮机末级叶片振动特性规律。结果表... 低压缸零出力改造可以充分挖掘机组调峰能力,然而低压转子和内部工质摩擦会产生鼓风损失,末级流场极不稳定。基于国内外研究现状,以某300 MW汽轮机末级叶栅为研究对象,数值计算得到了不同流量工况下汽轮机末级叶片振动特性规律。结果表明:近零出力工况在20%THA处,随后末级进入鼓风工况,叶片升温速率加快;叶片的形变分布情况不随着流量的减小而发生较大的变化,动叶形变较大的区域位于叶片顶部出汽边缘处;随着流量的减小,由于叶片表面热应力增大的幅度大于压应力减小的幅度,导致动叶形变量随流量的减小而增大;近零出力工况下,动叶振动频率始终大于其共振频率,因此其不会发生共振。研究结果可为汽轮机零出力改造蒸汽流量设计提供参考。 展开更多

关键词 汽轮机 近零出力工况 热应力 叶片颤振

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参数耦合下风力发电机叶片机械颤振检测研究 被引量：1

10

作者 张纯 孙山 韩煜航 《自动化与仪表》 2024年第1期102-106,共5页

受气候、风速等因素影响,会使风力发电机叶片的运行条件发生较大变化,增加了颤振检测的难度。为此,该文提出参数耦合下风力发电机叶片机械颤振检测方法。建立风力发电机叶片结构模型,推导结构动力学方程,并利用优化后的参数耦合算法对... 受气候、风速等因素影响,会使风力发电机叶片的运行条件发生较大变化,增加了颤振检测的难度。为此,该文提出参数耦合下风力发电机叶片机械颤振检测方法。建立风力发电机叶片结构模型,推导结构动力学方程,并利用优化后的参数耦合算法对其求解,获取非稳态气动载荷,通过动力学模型反馈得到叶片的结构响应和振动情况;构建非稳态气动降阶模型,采用能量法分析叶片的结构响应与气动载荷的时域或频域,计算能量交换角度,确定叶片的颤振程度,实现颤振检测。实验结果表明,该方法气动阻尼系数计算结果准确、检测正确率高、计算时间短。 展开更多

关键词 参数耦合 风力发电机 叶片机械颤振 非稳态气动载荷 能量法

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叶轮机械叶片颤振的影响参数 被引量：10

11

作者 张小伟 王延荣 徐可宁 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1557-1562,共6页

采用基于能量法的流固耦合数值预测方法对比研究了几个主要参数对叶轮机械叶片气动弹性稳定性的影响规律,并较深入地阐述了叶片颤振发作机理.以某型发动机第一级压气机叶片为例,在叶片的不同模态下,通过给定不同的进出口边界条件分别研... 采用基于能量法的流固耦合数值预测方法对比研究了几个主要参数对叶轮机械叶片气动弹性稳定性的影响规律,并较深入地阐述了叶片颤振发作机理.以某型发动机第一级压气机叶片为例,在叶片的不同模态下,通过给定不同的进出口边界条件分别研究了叶片模态和叶间相位角对叶轮机械气动弹性稳定性的影响,并从叶片吸力面激波以及波后分离区共同作用的角度解释了叶轮机械叶片的颤振发作机理.计算结果表明:叶片模态和叶间相位角对叶轮机械叶片的颤振有关键性的影响,而吸力面激波以及波后分离区是导致叶片颤振发作的重要因素. 展开更多

关键词 叶轮机械 叶片颤振 能量法 颤振机理 影响参数

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压气机转子叶片颤振边界的预测方法 被引量：6

12

作者 张小伟 王延荣 徐可宁 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期392-396,共5页

通过发展的基于能量法的颤振数值预测方法得到了压气机转子叶片的颤振边界.将计算结构动力学(CSD)分析得到的叶片表面节点位移插值到耦合面的流体网格点上,并将设计的多层动网格技术应用于计算流体动力学(CFD)方法,实现叶栅振荡作用下... 通过发展的基于能量法的颤振数值预测方法得到了压气机转子叶片的颤振边界.将计算结构动力学(CSD)分析得到的叶片表面节点位移插值到耦合面的流体网格点上,并将设计的多层动网格技术应用于计算流体动力学(CFD)方法,实现叶栅振荡作用下的非定常分析,得到叶片表面的非定常气动功以及模态气动阻尼比.以某第一级压气机转子叶片为例,对比了不同振型、不同工况下的气动弹性稳定性,并最终在压气机转子特性图上给出了叶片的失速颤振边界.计算结果表明:所发展的数值预测方法可以用于分析压气机叶片的气动弹性稳定性,并通过模态气动阻尼比能够较好地给出压气机叶片的颤振边界. 展开更多

关键词 叶片颤振 能量法 模态气动阻尼比 颤振边界 预测方法

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多级环境下基于非定常/定常流混合分析的叶片颤振预报方法 被引量：3

13

作者 黄秀全 张翔 张恒铭 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1304-1308,共5页

发展了多级叶轮机环境下应用于叶片颤振预报的非定常流/定常流混合分析方法。对于叶片颤振预报,采用了基于能量法的单向耦合方法。非定常流计算采用了高效的频域谐波方法,定常流计算采用了时间推进方法。在非定常流和定常流交界面,发展... 发展了多级叶轮机环境下应用于叶片颤振预报的非定常流/定常流混合分析方法。对于叶片颤振预报,采用了基于能量法的单向耦合方法。非定常流计算采用了高效的频域谐波方法,定常流计算采用了时间推进方法。在非定常流和定常流交界面,发展了基于滤波技术的无反射混合平面方法。本文发展的叶片颤振预报方法,忽略了叶排干涉非定常流对叶片颤振稳定性的非线性影响,但包含了多级定常基础流动效应。通过对某二级风扇的颤振预测验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 叶片颤振 频域谐波方法 非定常流 混合分析 多级环境

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压气机风扇叶片颤振预测和抑制的工程研究 被引量：6

14

作者 孙海 李坚 +2 位作者 杨琳 陈葆实 刘一雄 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期846-853,共8页

通过能量法对某压气机风扇试验件叶片原型方案进行气弹稳定性预测,计算出该方案的颤振边界点.对其中气弹不稳定叶片的几何造型进行修改以提高气弹稳定性.通过原型和改型方案的叶片几何造型、气动性能、振动特性以及气弹稳定性的对比,从... 通过能量法对某压气机风扇试验件叶片原型方案进行气弹稳定性预测,计算出该方案的颤振边界点.对其中气弹不稳定叶片的几何造型进行修改以提高气弹稳定性.通过原型和改型方案的叶片几何造型、气动性能、振动特性以及气弹稳定性的对比,从气动角度分析了压气机风扇叶片颤振的机理.获得了工程上抑制压气机风扇叶片颤振的有效手段,如增大叶片弦长、降低展弦比,增大叶片厚度、增强叶片刚性,减小攻角、改善流动状况. 展开更多

关键词 压气机 气弹稳定性 叶片颤振 能量法 预测和抑制

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叶片三心与颤振特性分析 被引量：2

15

作者 张成胜 宋兆泓 《航空动力学报》 EI CAS 1986年第2期121-124,184,共5页

本文研究了叶片三心(重心、扭心、气动力中心)对颤振特性的影响。列出了叶片特征截面上弯扭耦合动力方程,计入与位移和速度成线性函数的气动载荷,求解其方程并研究了三心与颤振特性的关系。研究结果表明,扭心靠近前缘的叶片比扭心靠后... 本文研究了叶片三心(重心、扭心、气动力中心)对颤振特性的影响。列出了叶片特征截面上弯扭耦合动力方程,计入与位移和速度成线性函数的气动载荷,求解其方程并研究了三心与颤振特性的关系。研究结果表明,扭心靠近前缘的叶片比扭心靠后的更易起颤;前置重心对稳定性有很大改善;对前置扭心,非定常气动力中心位于重心和扭心之间较为稳定;对于后置扭心,气动力中心位于重心和扭心之间也将失稳,最好气动力中心靠近叶片的前缘处。 展开更多

关键词 叶片 三心 颤振特性 叶片颤振 特征截面 颤振边界 气动力 外力 弯扭耦合 动力方程 马赫数 M 数 广义力 叶型 叶片几何

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基于振动时滞法的非零叶间相位角叶片颤振 被引量：1

16

作者 杜云祥 徐自力 +1 位作者 焦玉雪 李康迪 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1752-1761,共10页

发展了一种利用叶片延迟振动设置叶间相位角的振动时滞法和多通道叶片非同相振动的流固耦合颤振分析模型。模型通道数选取相邻节径线之间通道数的两倍,在循环扇区的不同通道中,令叶片的各阶振动模态位移滞后于前一叶片,结合基于虚拟弹... 发展了一种利用叶片延迟振动设置叶间相位角的振动时滞法和多通道叶片非同相振动的流固耦合颤振分析模型。模型通道数选取相邻节径线之间通道数的两倍,在循环扇区的不同通道中,令叶片的各阶振动模态位移滞后于前一叶片,结合基于虚拟弹性体的快速动网格算法实现流场及叶片网格的高效更新。针对Rotor 37多通道模型,研究了不同叶间相位角对叶片气弹稳定性及通道流场特性的影响。结果表明:多通道方法与全环叶片颤振分析的计算结果基本一致,而18节径振动下多通道方法的计算时间是全环分析的14.86%;节径振动形式对气动阻尼有显著影响,且在2节径时发生气弹失稳;叶间相位角引起流道内激波位置和强度变化和非定常激波脉动异相冲击,是影响颤振的主要原因。 展开更多

关键词 叶片颤振 流固耦合 叶间相位角 振动时间延迟 多通道方法

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基于谐波平衡法的跨声速风扇颤振特性数值模拟 被引量：2

17

作者 张翔 黄秀全 +1 位作者 张恒铭 陈玉春 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期493-499,共7页

由于叶片振动诱发的非定常响应具有时间周期性的特点,采用频域谐波平衡计算技术,结合结构动力学分析方法,基于流固单向耦合的方式数值模拟了振荡叶片下的非定常流场,通过评估结构和流体之间的能量传递关系对叶片的颤振特性进行了预测。... 由于叶片振动诱发的非定常响应具有时间周期性的特点,采用频域谐波平衡计算技术,结合结构动力学分析方法,基于流固单向耦合的方式数值模拟了振荡叶片下的非定常流场,通过评估结构和流体之间的能量传递关系对叶片的颤振特性进行了预测。针对某两级风扇的第一级转子叶片,通过给定不同的转速和出口背压条件对比研究了叶片的气动弹性稳定性,并给出了叶片的颤振失稳边界,计算结果显示:在100%、95%、90%转速下的非失速工况中叶片存在失稳风险,意味着发生颤振的类型为超音速非失速颤振;不同工况下,激波下游和叶顶前缘附近气流做功的综和效应决定了叶片的气动弹性稳定性。 展开更多

关键词 叶片颤振 谐波平衡法 非定常流 能量法

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两自由度弯扭耦合涡轮机械叶片动力学分析 被引量：3

18

作者 王丹 陈予恕 +1 位作者 曹庆杰 熊冶平 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期199-205,共7页

针对涡轮旋转机械的叶片所处的高温、高压及复杂多场环境,建立其弯曲和扭转两自由度耦合的截面模型,研究了来流速度对振幅的影响。利用平均法和能量法原理,得到了系统在发生临界颤振时的幅频关系以及在能量输入输出情况下系统的稳定性关... 针对涡轮旋转机械的叶片所处的高温、高压及复杂多场环境,建立其弯曲和扭转两自由度耦合的截面模型,研究了来流速度对振幅的影响。利用平均法和能量法原理,得到了系统在发生临界颤振时的幅频关系以及在能量输入输出情况下系统的稳定性关系,避免了颤振发生引起的气动弹性设计失效问题,从而对叶片的优化设计提供理论依据。 展开更多

关键词 叶片颤振 平均法 能量法 气动弹性设计

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有限长壁面处理对叶片气动弹性稳定性的影响 被引量：2

19

作者 杨自丰 王晓宇 孙晓峰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1027-1032,共6页

应用壁面处理控制叶片颤振与其他方法相比有其特殊优势,但由于加入软壁面特别是有限长的壁面处理,给求解方法带来很多困难。本文提出一种新的模型,采用一种新方法———传递单元法,从而有效避免了界面匹配和特征值求解中引起的各种困难... 应用壁面处理控制叶片颤振与其他方法相比有其特殊优势,但由于加入软壁面特别是有限长的壁面处理,给求解方法带来很多困难。本文提出一种新的模型,采用一种新方法———传递单元法,从而有效避免了界面匹配和特征值求解中引起的各种困难问题,并且通过该模型可以探讨研究者们更为关心的有限长壁面处理对叶片颤振特性的影响。数值计算结果表明,有限长壁面处理阻抗值的大小对气动弹性稳定性有显著影响。因此,本文提出的模型为实现应用壁面处理控制叶片颤振,进一步丰富了其理论依据。 展开更多

关键词 航空 航天推进系统 叶片颤振 气动弹性稳定性 壁面处理 传递单元法

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压气机转子叶片的抑颤设计 被引量：6

20

作者 李迪 张晓杰 王延荣 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2120-2129,共10页

为了建立适用于工程设计的叶片抑颤方法,以一高压压气机转子叶片为对象开展了叶片颤振特性与其结构参数的关联性研究。采用基于相位延迟边界条件的能量法和特征值法对原转子叶片模型的气动弹性稳定性进行评估,通过分析近失速工况下的非... 为了建立适用于工程设计的叶片抑颤方法,以一高压压气机转子叶片为对象开展了叶片颤振特性与其结构参数的关联性研究。采用基于相位延迟边界条件的能量法和特征值法对原转子叶片模型的气动弹性稳定性进行评估,通过分析近失速工况下的非定常气动功密度分布,对叶片安装角沿径向分布、弦长和叶尖间隙等设计参数进行调整,以明确各参数对气动弹性稳定性的影响,最终达到提高气动阻尼的目的。研究结果表明:叶尖间隙对气动阻尼的影响较大,安装角次之,弦长影响相对较小。叶片气动阻尼随叶尖间隙的变化并非单调,而是存在一个叶尖间隙使其气动阻尼最小,即叶片气动弹性稳定性最差。减小进口气流攻角和增加折合频率,能够提高气动阻尼,设计中可以通过调节安装角来减小气流攻角,增加弦长来增大折合频率。考虑到对叶片气动性能的影响,在调节安装角时通常要保证进口气流攻角的改变量不超过5°,调节弦长和叶尖间隙时要保证各结构构件不发生碰摩。 展开更多

关键词 叶片颤振 气动阻尼 抑颤 安装角 弦长 叶尖间隙

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