以流固弱耦合法,分析带分流叶片叶轮的气动阻尼,及其结论

本文内容来自于网络,若与实际情况不相符或存在侵权行为,请联系删除。本文仅在今日头条首发,搬运必究!伴随着飞机引擎技术的不断发展,航空发动机的压气机正朝着高性能、小体积和轻质量的方向迈进

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伴随着飞机引擎技术的不断发展,航空发动机的压气机正朝着高性能、小体积和轻质量的方向迈进。然而,在这个进程中,风扇叶片的颤振问题却逐渐显现出来。为了提高叶轮机械的气动弹性稳定性裕度,学者们提出了许多颤振抑制方法,包括增加阻尼、改变叶片振动特性以及采用非谐设计。随着计算流体力学和计算机硬件的不断发展,气动阻尼逐渐引起人们的广泛关注。



计算流体力学的进步和实验数据的完善,使气动阻尼的研究从实验向数值计算转变。然而,大多数研究仅限于分析单一叶片或相同叶片的叶轮结构,对于大小叶片结构的叶轮,气动阻尼的研究相对较少。



本文的研究对象是某小型飞机涡轮轴发动机的离心叶轮,该发动机主要为飞机提供辅助动力。本研究的目标是在大小叶片结构的离心叶轮上进行气动阻尼模拟,通过分析叶轮的振动状态,建立相应的气动阻尼计算模型,并探究分流叶片周向位置对叶轮气动阻尼的影响。研究的目的是为大小叶片结构叶轮的设计和仿真提供有力的参考。



为了实现这一目标,首先进行了叶片的模态分析,确定了叶片的固有频率和相应振型。然后,进行了谐响应分析,获得了非定常气动力作用下的离心叶轮振动响应。最后,采用有限元软件进行了流固耦合分析,通过动网格技术,将叶轮叶片上的点按照特定振型进行简谐振动,以获取叶片在特定频率范围内的非定常气动阻尼。



研究结果表明,气动阻尼在离心叶轮的振动中扮演着重要的角色。分流叶片的周向位置对气动阻尼产生显著影响,不同位置的分流叶片会导致叶轮气动阻尼的不同。此外,本文还探究了气动阻尼和叶片表面流场之间的关系,发现气动阻尼的大小主要取决于气动力在一个周期内对叶片所做的功。因此,周向位置的改变会影响叶片表面非定常压力的幅值和相位,进而影响气动阻尼。



这项研究为大小叶片结构叶轮的设计提供了新的思路,可以根据需求适当调整分流叶片的周向位置,以提高叶轮的气动弹性稳定性。这对飞机引擎的性能和稳定性都具有积极的意义。



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