【摘 要】
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叶轮机械气动弹性问题实际是流固耦合问题,所以,相比流固解耦的气动弹性分析方法,流固耦合分析更符合物理实际.文中通过对叶片各节点加载不同的激振力,实现叶片不同模态的振动,进而基于时域推进的流固耦合方法以及自由振动阻尼求解的对数衰减思想,发展了求解叶轮机械叶片不同模态气动阻尼的方法,该方法通过求解叶片在真空及流场中的响应来获得气动阻尼.以跨声速压气机颤振实验转子为研究对象,计算该转子的气动性能和叶片模
【机 构】
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北京机电工程研究所,北京 100074 北京航空航天大学 能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家
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叶轮机械气动弹性问题实际是流固耦合问题,所以,相比流固解耦的气动弹性分析方法,流固耦合分析更符合物理实际.文中通过对叶片各节点加载不同的激振力,实现叶片不同模态的振动,进而基于时域推进的流固耦合方法以及自由振动阻尼求解的对数衰减思想,发展了求解叶轮机械叶片不同模态气动阻尼的方法,该方法通过求解叶片在真空及流场中的响应来获得气动阻尼.以跨声速压气机颤振实验转子为研究对象,计算该转子的气动性能和叶片模态,和实验数据吻合较好;基于一弯及二弯模态激振力,详细介绍了该方法求解不同模态气动阻尼的方法;比较了流固耦合计算中不同的机械阻尼对气动阻尼结果的影响,发现除了最大的机械阻尼,都能获得基本一致的气动阻尼结果,说明在流固耦合计算中,机械阻尼太大会影响气动弹性稳定性的预测;通过比较不同激振力幅值对叶片响应位移,叶片非气动阻尼及气动阻尼的影响,发现流动非线性对叶片气动阻尼有显著的影响;最后通过180°叶片间相角条件下的气动阻尼计算介绍了该方法对于处理非零叶片间相角气动阻尼的适用性,并和0°叶片间相角条件结果进行了比较,发现180°叶片间相角气动阻尼均高于0°叶片间相角.
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涡致振动中,当弹性结构的固有频率接近静止圆柱绕流的涡脱落频率时,旋涡脱落频率锁定在结构振动频率上,并靠近结构固有频率,这种奇特现象被称为锁频(frequency lock-in).很多研究者将频率锁定的根源归结为共振或非线性的流固耦合效应.本文运用线性动力学模型,结合流固耦合数值模拟,对Re=60状态下涡致振动锁频现象的产生机理进行了分析.研究表明,低Re下涡致振动锁频现象根据诱发机理可分为共振型
本文从基于CFD的当地流活塞理论出发,推导出俯仰力矩动导数的计算公式,推导结果显示,当地流活塞理论在计算动导数时无法计及减缩频率的影响.为探索当地流活塞理论在不同马赫数下计算动导数适用的减缩频率范围,研究从可以体现减缩频率影响的双时间法入手,推导出动导数和减缩频率之间的关系.结果表明,在一定的减缩频率范围内,动导数和减缩频率之间存在近似的反比例函数关系.通过对比双时间法在不同减缩频率下的动导数计算
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