压气机动叶clocking效应对叶片可靠性影响数值研究

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1、第53卷第4期汽轮机技术Vo1．53No．42011年8月TURBINETECHNOLOGYAug．2011压气机动叶CLOCKING效应对叶片可靠性影响的数值研究姚宏伟，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：采用基于谐函数(harmonic)的非定常计算方法，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CLOCKING效应对中间级静叶片气动负荷的影响。通过对各列叶片非定常气动力和气动力矩进行时域分析，指出不同CLOCKING位置对应的气流激振力对叶片的气动负荷造成了明显的影响。进行了中间级动叶和静叶的振动可靠性分析。计算结果表

2、明，该压气机的3组静叶片避开共振区的程度各不相同。R2转子叶片处于不同的CLOCKING位置会引起下游s2静叶片气流激振力发生显著变化，导致s2叶片产生比较强烈的共振。关键词：压气机；非定常；CLOCKING效应；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)04-0271-03NumericalResearchonEffectofRotorCLOCKINGonBladeSecurityinCompressorStagesYAOHong-wei，YANPei-gang，HANWan-jin(CollegeofEnergyandScie

3、nceEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Thefieldofthreestagesinaxialcompressorforagasturbinewassimulatedbytheunsteadycalculationmethodbasedonharmonics．Theimpactoftheclockingeffectofrotorbladeinsecondstageonaerodynamicloadofstaticbladeinmidstagewasinvestigated．Thr

4、oughanalyzingtheunsteadyaerodynamicforcesandmomentsofthebladesintime—domainandfrequencydomain，pointedoutthatthelocationofdiferentCLOCKINGcorrespondingflowinducedforcehavesignificantimpactontheaerodynamicloadofblade．IntheCLK0position，thestaticbladeinmidstageinsometimegetconventionalforceintheop

5、positedirection，andtheamplitudeofthefluctuationsforaerodynamicforceandmomenttobemaximum．Itisshownthatthethreestagecompressorhasbeenmadeinthestructureofstaticnaturalfrequencyofbladeareaaspossibletoavoidresonance，butdifferentstaticbladevoidtheresonanceindifferentde~ee，whichmayberesponsiveforthei

6、ofs2bladewlte'aR2砒lCLUINGposili∞·Kleywo川$：compressor；unsteady；CL~KINGeffect；exd伽onforce；aerodynamicload的某型燃气轮机中间级轴流压气机，实际运行时发现静叶片0前言根部出现严重的断裂现象。这一问题通过改变其上、下游动叶片的周向相对位置得到改善，因此研究动叶片的CLOCK—燃气轮机内部的非定常流动对其性能参数具有重要的ING效应对静叶片气动负荷的影响具有重要意义。本文取影响，研究非定常流动机理对燃气轮机性能的影响因素，对中间三级轴流压气机流场进行了非定常数值模拟，研究第二于准确评估燃气

7、轮机的气动性能起着举足轻重的作用J。级动叶CLOCKING效应对中间级静叶片气动负荷的影响。燃气轮机叶片的损坏绝大多数是由于叶片振动产生的应力数值模拟过程是在保证三级压气机真实的叶片数目的条件过大所致，影响叶片应力的主要因素是叶片振动特性和非稳下进行的，数值方法采用基于harmonic的频域变化方法对全态气流激振力特性。因此，保证叶片有良好的振动特性和三维Ⅳ一s方程进行求解。通过对各列叶片非定常气动力和控制气流激振力是降低叶片动应力的主要途径。有效地控气动力矩进行时域