三維葉片顫振與葉片設計關(guān)聯(lián)性研究.pdf

1、顫振是困擾現(xiàn)代航空葉輪機械發(fā)展的主要障礙之一，很多葉片斷裂事故都是由于顫振造成的。隨著現(xiàn)代葉輪機械向著大功率、高負荷、高性能發(fā)展，隨著葉片長度不斷增加，以及葉片減重等因素導致葉片的剛性越來越小，葉片發(fā)生氣動彈性不穩(wěn)定性——顫振的可能性也愈來愈大。所以，預報顫振發(fā)生幾率，避免葉片顫振的研究工作在葉輪機械氣動彈性力學學科中占有越來越突出的地位。本文運用由計算流體力學與結(jié)構(gòu)動力學分析方法建立的三維葉片顫振數(shù)值分析預估系統(tǒng)對直葉片和三維風扇葉片

2、進行了顫振分析，并在此基礎(chǔ)上改變?nèi)~型的設計參數(shù)，進行了三維葉片顫振與葉片設計關(guān)聯(lián)性的研究。 本文在三維振動葉柵非定常粘性流動計算中，采用三階無波動、無自由參數(shù)的耗散差分格式(NND格式)數(shù)值求解Navier-Stokes方程，以保證跨音速葉柵流場激波的高分辨率和激波形狀位置的正確性。湍流模型采用CFD計算中廣泛使用的Baldwin-Lomax湍流模型，它是一種代數(shù)模型，不增加求解方程的數(shù)目，計算量相對較少。對于非定常流求解，運

3、用一種全隱式雙時間加速算法，盡可能使這種非定常粘性流場的計算能適應在工程設計環(huán)境下的應用。 將振動葉柵三維流動數(shù)值模擬與振動葉片結(jié)構(gòu)動力學分析相結(jié)合，計算葉片上的非定常氣動力及氣動力做功的大小，最后由能量法來評估顫振發(fā)作的幾率。由此建立了三維葉片顫振數(shù)值分析預估系統(tǒng)。利用此系統(tǒng)對直葉片和三維風扇葉片的顫振特性進行了評估。 在原直葉片與三維風扇葉片的基礎(chǔ)上，通過編程設計手段改變其設計參數(shù)，使得葉片的展弦比，最大相對厚度