● 摘要
发展高推重比航空发动机风扇/压气机关键技术必须解决随之而来的气动弹性问题，叶片颤振一旦发生便极有可能对发动机造成严重的破坏。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，但同时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。本文提出一种新的包含壁面处理的三维叶片排气动弹性稳定性模型，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。对气动弹性问题的数值计算结果表明有限长壁面处理阻抗值的大小和辐角对气动弹性稳定性有显著作用。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。 另外，由于本模型的特殊优势即可以包含叶片声源与壁面处理的相互作用，因而可以从理论上解释壁面处理对于通过叶片排的声传播的影响，同时也可以解释叶片排的存在对于管道内所铺设声衬或壁面处理的消声效果的影响，这些相互作用在数值计算结果得到进一步的证实。 与理论研究和数值模拟相比，对于气动弹性稳定性的实验研究却没有得到应有的重视，国内外有关叶片颤振主动控制问题仍只有较少的探索性的工作。本文针对叶片排气动弹性问题完成了平面叶栅实验台的设计，通过该实验台可以研究多种形式壁面处理对气动弹性稳定性的影响，该实验台具有叶片间相位角可调，系统固有频率可调且易于实现，以及测量方便不影响流场等特点。本文以叶片所受的气动力矩作为比较因素考察壁面处理对叶片颤振的影响，实验结果表明加入壁面处理对叶片颤振特性有一定的影响，在某些频率下可以在一定程度上抑制叶片的颤振。