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题目:
雅宝题库答案:
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雅宝题库解析:
在转子叶片上采用后掠技术是提高跨音压气机级气动特性的重要途径之一。以NASA 37转子叶片为例,通过改变原始叶片子午面上基元级的曲率,建立了新的后掠转子叶片,其中初始叶尖前缘点、叶尖尾缘点、轮毂前缘点以及轮毂尾缘点均保持不变。本文系统地研究了轴向后掠叶片对轴流式跨音压气机气动特性的影响,并重点分析了叶片轴向曲率的影响。本文给出了气体动力学分析和结构动力学分析的相关理论表达式,并应用于气动性能和结构动力特性的分析中。以NASA37转叶片为例,采用商用CFD软件,求解了雷诺平均Navier-Stokes方程,分析了跨音压气机转子的复杂流场特性,并与实验结果进行对比,验证了该方法的有效性。另外,通过改变不同基元级(20%、40%、60%和80%叶高)的子午面曲率,建立了NASA37转子叶片对应的不同后掠叶片,并分别在设计工况和两个不同的非设计工况下,分析了后掠跨音转子叶片的气动特性。结果表明,叶片曲率对跨音压气机转子叶片气动性能有一定的影响。在有限元软件ANSYS中建立了叶片、轮盘和叶盘结构的有限元模型,并分析了单个叶片、整个叶盘结构以及采用循环对称条件的单个叶盘扇区的固有振动特性。另外,基于上述的计算结果,建立了多自由度系统的结构动力学模型,开展了叶盘结构的强迫响应分析,其中,运动方程采用龙格库塔法求解。同时,给定叶盘结构的错频方案,分析了错频叶盘结构的强迫振动响应,并进行分析对比,获得了最优的错频方案。另外,后掠技术对跨音压气机转子叶片的性能影响还包括后掠对结构振动特性和结构动力特性的影响。在ANSYS Workbench中,分析了NASA37转子叶片的固有频率(静频和动频)和模态。同时,施加采用CFX求解获得的气动压力载荷以及叶片旋转转速,采用静力分析,得到后掠叶片分别在设计转速和两个非设计转速下的应力值。最后,通过对NASA37原型叶片和8个后掠叶片的谐响应分析,得到了不同叶片在气动载荷和离心载荷下的强迫响应水平。 |
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