多级压气机动叶不同周向位置下叶片动应力及响应计算.pdf

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1、第53卷第6期汽轮机技术Vo1．53NO．62011年12月TURBINETECHN0LOGYDec．2011多级压气机动叶不同周向位置下叶片动应力及响应计算姚宏伟，颜培刚，韩万金(哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001)摘要：对多级压气机进行非定常计算，数值模拟了某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场，研究第二级动叶处于不同周向安装位置下中间级静叶片动应力及响应，指出动叶不同周向位置对应的气流激振力对叶片的气动负荷以及动应力造成了明显的影响，特别是在对叶片构成危险性最大的一阶低频共振点，动

2、叶片处于CLK0安装位置时的激振力对叶片应力和位移响应幅度影响程度都明显要大于其它安装位置的情况，同时导致s2叶片产生比较强烈的共振，造成结构上的疲劳损伤。关键词：压气机；非定常；动应力及响应；气流激振力；气动负荷分类号：V231．3文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)06—0412-03NumericalResearchonBladeDynamicStressAndResonanceUnderDifferentRotorCircumfereneia1PositionsinAMult

3、i．stageCompressorYA0Hong-wei，YANPei—gang，HANWan．jin(CollegeofEnergyandScienceEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin，150001，China)Abstract：ThispapercarriedoutunsteadycalculationforMulti—stagecompressor，numericalsimulatedtheflowofmiddlethree—stage

4、sofaxialcompressorinacertaintypeofgasturbine，andstudiedthedynamicstressandresponseofintermediatestagebladewiththesecondstagerotorblademounteddifferentcircumferentialdirection．studypointedouttheexcitingforcecorrespondingtotherotorbladeatdifferentcireumfe

5、rentiaIdirectionhadsignificanteffectonaerodynamiclpadanddynamicstressoftheblade，especially，atthefirst—orderandlow—frequencyresonancepointhavinghighestriskfortheblade．Studyfound，whentherotorliedatCLK0installationlocation，theexcitingforcehadmoresignifican

6、tlyeffeetonthestressanddisplacementresponseamplitudeofbladethanotherinstallationlocations，meantimecausingarelativelystrongresonance．Keywords：compressor；Unsteady；dynamicstressandresonance；excitationforce；aerodynamicload激振力对叶片应力和位移响应幅度影响程度都明显要大于0前言其它安装位置，

7、同时导致s2叶片产生比较强烈的共振。研究非定常流动机理对燃气轮机性能的影响因素，对于1计算模型准确评估燃气轮机的气动性能起着举足轻重的作用，2j。叶片在非定常气流力作用下产生振动，导致叶片发生高周疲劳本文以某三级压气机为研究对象，研究中间级动叶片不断裂，这成为叶轮机械结构破坏的主要形式。特别是当气流同周向安装位置下中间级静叶片的动应力及响应。图1表诱导振动与叶片固有频率重合而发生共振现象时则具有更示中间级动叶的4个周向位置，分别表示为CLK0、CLK1、大的破坏性，会严重影响叶轮机械运行的安全可靠性J

8、。为CLK2和CLK3。其中CLK0位置表示中间级动叶片与上下游准确地分析叶片疲劳损伤的原因，在分析叶片气流激振力作动叶片在轴向方向呈一条直线，其它3个位置为该动叶片沿用的同时，有必要对叶片的振动特性进行仔细研究。保证叶周向依次错开1／4个节距安装。图2表示流场计算网格，图片有良好的振动特性和控制气流激振力是降低叶片动应力3表示动应力计算网格。各列叶片数目见表1。的主要途径。表1三级压气机叶片数本文取三级轴流压气机流场进行了非定常数值模拟，研叶片叶片数叶