动∕动干涉效应对叶片非定常负荷的影响

《动∕动干涉效应对叶片非定常负荷的影响》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、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaJul252014VOl35No71874—1881lSSN1000—6893ON11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaaeducnhkxb@buaaeducn动／动干涉效应对叶片非定常负荷的影响高丽敏+，苗芳，李瑞宇，刘波西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072摘要：采用非定常数值模拟的方法研究了设计工况下对转压气机内部的非定常流动机理，着重分析对转压气机内部两排转子之间动／动干涉效应对叶片非定常负荷的影响。研究表明：对转环境下，下游转子的势流干扰造成上游转子压力面的强非定常性，而在上游转子尾

2、迹和势流干扰的影响下，下游转子叶片前缘非定常性极强，相比叶片其他区域非定常强度不是很高，并且从频谱分析的角度证实了两排转子之间的相互影响，反向旋转造成叶片表面压力脉动频率加倍；分析两排转子叶片表面的气动力可知，下游转子的势流干扰对上游转子造成的影响略微强于上游尾迹和势流对下游转子的影响，并且两排转子之间的相对位置对叶片所受非定常气动力存在一定的影响。关键词：对转压气机；动／动干涉；非定常性；数值模拟；设计工况中图分类号：V231．3文献标识码：A文章编号：10006893(2014)07187408对转压气机凭借其独特的设计，即两排转子之问无静子部件并且两排转子反向旋转，很大程度上提高了

3、推重比，因而在航空发动机研究领域备受关注口。。]。对于叶轮机械，叶片排之问的相对运动使得尾迹和势流干扰引起整个流场随时问呈现出周期性变化，叶片型面的静压分布、气动负荷随之发生变化，产生的非定常气动力引起叶片强迫振动，这些都会对叶轮机械气动性能以及疲劳寿命产生影响[4。7]。相比常规压气机而言，对转压气机中两排转子之问的流场缺少静子叶排的梳理，使得整个流场的非定常性很强邸]，叶排对转引起的叶片非定常压力场分布和叶片负荷的变化情况值得深入研究。国内外开展的关于对转压气机内部非定常流动机理研究的工作并不多，数值模拟方面：辛辛那提大学的Tumer课题组凹。1妇和国内西北工业大学的王雷等口2。13

4、1基于不同对转压气机试验台开展的工作都集中在对其气动性能的分析上；在实验方面，考虑到实验成本和难度，有关对转压气机内部流动机的非定常研究更是少见，2010年德国宇航院的Meyer等口41采用热线风速仪测量了高速对转风扇在54％设计转速下两排转子前后的非定常速度场，分析发现第1排转子的尾迹影响会延伸到第2排转子下游，同时第1排转子下游的频谱图中存在第2排转子的叶片通过频率，这直观地表明两排转子之问存在相互影响。本文旨在采用非定常方法模拟对转压气机在设计工况下的非定常流场，从叶片表面的压力脉动、叶片气动力以及损失分布的角度出发，分析对转压气机内动叶排之问相互干涉对叶片非定常负荷产生的影响，从

5、而深入认识对转压气机内部非定常流动机理。收稿日期：2013—10—25；退修日期：2013—11—27；录用日期：2014-01—02；网络出版时间：2014-01—1717：15网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／S1000—689320130509html基金项目：国家自然科学基金(51076132)*通讯作者Tel：029—88495022E-mail：gaolm@nwpueducn黾属格式GaoLM，MiaoF，LiRY，etalEffectofrotor／rotorinteractionsonbladesunsteadzloading[JJActaAer

6、onaut／caetAs护onaud—caSin／ca，2014，35(7)：1874—1881袁雨敏，苞芳，李瑞宇，等动／动干涉效盘对畸岢非定嵩负荷蝻影响iJj航空学报，2014，35(7)：1874—188{高丽敏等：动／动干涉效应对叶片非定常负荷的影响1研究对象本文的研究对象为西北工业大学研制的轴流式双排对转压气机试验台，由进、出口导叶和两排反向旋转的转子组成，其详细的气动设计参数和试验结果见文献E83。由于研究的重点是两排转子之问非定常干涉的机理及效应，考虑到进、出口导叶的影响以及计算成本，暂不对进、出口导叶进行建模分析；其中上游转子R。的叶片数为19，下游转子R。的叶片数为20

7、，两排转子叶顶问隙均为0．51T11TI，轮毂比分别为0．485和0．641，设计转速分别为8000r／min和8000r／rain。2数值方法2．1计算网格和边界条件为了减少计算的通道数，在保持稠度不变的前提下将R。的叶片数约化为20，进行两排转子的单通道计算，计算网格由NUMECAAutogrid5生成。如图1所示：进、出口延伸段均采用H型网格，叶片通道内采用O型结构化网格，叶顶问隙采用蝶形网格拓扑结构；整个计算域网格总数约为1