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题目:静子布局对转子叶片气动阻尼的影响研究

关键词:静子布局;气弹稳定性;IBPA;气动阻尼

  摘要


    随着发动机性能参数的提高,发动机叶片气弹稳定性受到越来越多地重视。由于压气机转子处在复杂环境中,受到前排尾迹的干扰和后排势流的干扰,并且叶片处在高声强高负荷的共振环境中,使得叶片工作环境恶劣容易诱发颤振和高周疲劳等气弹稳定性问题。而前后排静子的布局结构对于流场特性有着重要影响,为了研究不同静子布局对叶片气弹稳定性的影响,本文分别使用了流固耦合和能量法对不同的静子布局对叶片气弹稳定性的影响进行研究。
    根据试验故障状态运用流固耦合分析分别对不同负荷、失谐量和一级静子缺失对叶片气固耦合特性的影响。结果发现负荷明显地改变流场特性,频率成分大大增加并出现试验当中特征频率。而在振动特性中发现一阶振动频率并且应力幅值水平增加一个数量级。这表明负荷加大明显地改变了叶片气固耦合特性,使得叶片气弹稳定性更加恶劣。而根据故障状态的失谐量和加大失谐量对比发现试验失谐状态可引起气弹稳定性的恶化,然而过量的失谐使得叶片气固耦合特性呈现出强迫激励现象,这反而使得叶片应力水平下降,并且使得流场特性简单。
    根据相同不同IBPA下叶片表面压力脉动特性具有很大差异,根据叶片间影响系数法分析认为,是计算模型,对单排转子和三排转子进行能量法分析。对于单排转子特性分析中发现由于不同的IBPA造成表面压力气动耦合情况不同导致。同时在不同弦长处的耦合强度不同,造成不同位置处的差异性不同。同时随着攻角加大,叶片气动阻尼减小严重。在多排环境下IBPA对叶片气动阻尼的影响显著增加,叶片表面压力幅值显著增高并且相位分布也产生较大变化。这是由于在多排环境下压力波的反射作用加强,这导致了气动耦合作用的加强。同时多排环境造成流场激励源的增加,这导致叶片气动功的非定常性增加,并导致相邻叶片气动功存在某种依照IBPA变化的联系。