轴向间距对转子叶片气动激励的影响

123456aa · 发表于 2022-4-29 19:49:56

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雅宝题库解析：
在现代航空发动机设计中，高推重比、高可靠性、长寿命和低耗油率是人们一直努力追求的目标，而高推重比与高可靠性及结构完整性常常是相互矛盾的要求。为了提高航空发动机性能并减轻其重量，一般采取的措施包括更高的叶片载荷、更轻更薄的叶片、较小的叶排间距等。转子叶片在上游叶排尾迹、势干扰、激波等周期性扰动的作用下容易产生振动，对航空发动机的可靠性有着重要的影响。减小叶排间距会使上下游的干扰更强烈，从而使得流体诱发的叶片振动题目也更为突出。本文首先研究了周期性尾迹作用下的叶栅在不同轴向间距下的气动激励。通过分析叶片表面非定常压力扰动时空图，对激励源进行识别和分类，并对叶片表面压力系数进行频域分析，研究气动激励与叶片通过频率之间的联系。对三种轴向间距下叶片表面压力进行时空图和频域分析，得出以下结论：当轴向间距单调变化时，气动激励的变化并不具有单调性；当轴向间距取得不合适时，叶片表面压力扰动的高阶分量将变得很大，气动激励变强。在平面叶栅模拟的基础上，本文研究了尾迹、势干扰和激波同时存在时叶排轴向间距对转子叶片气动激励的影响，算例选用了某三维高压涡轮级。在原始间距下，对转子叶片表面三个叶高截面的压力扰动分析表明，随着叶高增加，气动激励整体上在减弱。然后减小轴向间距为原始间距的90%和80%。对三种间距下的模拟结果分析表明：轴向间距的变化对叶片气动性能的影响较小；在吸力面，随着轴向间距减小，激波扰动增强同时膨胀扰动减弱；压力面上以某一点为分界，随着轴向间距减小，分界点之前尾迹扰动减弱，分界点之后尾迹扰动增强，并且随着叶高增加该分界点向压力面前缘移动。总的来说，随着轴向间距减小，压力扰动的高阶分量在变大，气动激励在增强。

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