基于非线性谐波法评估压气机转静干涉诱发的强迫响应

《基于非线性谐波法评估压气机转静干涉诱发的强迫响应》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第4l卷第2期2015年4月航空发动机Aeroen舀neV01．41No．2Apr．2015基于非线性谐波法评估压气机转静干涉诱发的强迫响应孙海·，王培屹z，郑宁·，杨琳1，陈育志1(1．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015；2．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100083)摘要：针对压气机转静干涉诱发的强迫响应问题，对某型风扇试验件进口可变弯度导向叶片进行流固耦合数值模拟。基于NUHECA的非线性谐波法，求解在后排转子势流作用下可调导叶的非定常流场，从而获得谐波压力，并对其作用在前排可调导叶相

2、应模态下的强迫响应进行了计算，与试验验证结果吻合。结果表明：基于非线性谐波法的流场计算以及强迫响应分析，为工程应用建立了转静干涉诱发强迫振动响应的数值评估方法。关键词：压气机；转静干涉；非线性谐波法；强迫响应；流固耦合；航空发动机中图分类号：V231．96文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnk1．aeroen91ne．2015．02．009EVaIuating0ftheForcingRespOnseunderCOmpressorStator—R0torInteractionUsingNLHsuNHai

3、l，wANGPei-妒，zHENGNinf，YANGLml，cHENYu—z11i1(1．AVIcshenyangEngmeDesi伊andResearchInsdcute，shenyang110015，c11ina；2．sch001ofJetPr叩ulsion，BeihangUnivers时，Be匀ing100083，china)AbstraCt：Aimingattheforcingre叩onseofcompressorstator—rotorinteraction，tllenumericalfluid—sol

4、idcouplingsimulationofthe胁pivoting_唱tatorwereperfoⅡned．Basedonthenonlinearh锄onicmethodinNuMECA，theunsteady玎owfieldofthevariablegIlidevanewassolvedundertllepotentialnowe能ctofbackrowmtors．Withtheachievedh锄onicpressureonmevariableguidevaIle，tlleforcingresponseun

5、derthecorrespondingmodelwaspredicted．TheseresultsareinagTeementwiththoseobtainedf而mexperiments．Theresultsshowthatanengineeringnumericalmethodofevaluatingtheforcingresponseunderstator叫[Dtorinteractionwasachievedbasedonthenonlinearh锄onicsimulationintheflowfield

6、andforcingresponseanalysis．Keywords：compressor；stato卜mtorinteracti伽；NLH；forcingresp叩se；nuid—solidcoupling；aeroen矛ne0引言在叶轮机械工程应用中，流体诱发振动导致叶片断裂是1种主要的结构破坏形式。其引发的故障在各类发动机故障中占相当高的比例，且危害较大，是航空燃气涡轮发动机结构完整性和可靠性的主要威胁。而转静干涉是叶轮机械流体诱发强迫振动的重要因素，是由转、静子叶片间的相互转动而产生的非定常流动现象。国

7、内外虽然对由转静干涉引起的尾流激振或者由势流扰动而引起的强迫响应开展了一些研究，但在气动层面非定常脉动压力的计算精度、效率和强迫响应阻尼比的取法以及工程适用性等方面还存在不足。本文采用非线性谐波法计算非定常流动产生的谐波压力，进而计算该压力在叶片上的强迫响应，计算精度和效率都有一定提升，建立了适合工程应用的、能够评估由于转静干涉诱发的强迫响应的方法。1研究背景一般来说，叶轮机械中的流体诱发振动问题可以分为气动弹性稳定性问题和响应问题2种基本类型。气动弹性稳定性问题对应叶轮机械的自激振动，而响收稿日期：2013—1

8、0—27基金项目：国家重大基础研究项目资助作者简介：孙海(1988)，男，在读硕士研究生，研究方向为风扇，压气机叶片的流固耦合；E—mail：sunhail9881020@163．com。歌甩女备式：孙海，王培屹．郑宁，等．基于非线性谐波法评估压气机转静干涉诱发的强迫响应m航空发动机，2015，4i(2)：40√随sUNHai，WANGPeiyiz珊1ⅣGJvh增，ef吐