西安交通大学学报
西安交通大學學報
서안교통대학학보
JOURNAL OF XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY
2014年
11期
109-114
,共6页
航空发动机%风扇叶片%计算流体动力学%有限元方法%振动特性
航空髮動機%風扇葉片%計算流體動力學%有限元方法%振動特性
항공발동궤%풍선협편%계산류체동역학%유한원방법%진동특성
aero-engine%fan blade%computational fluid dynamics%finite element method%vibration characteristic
针对叶片的振动失效关系到整台发动机的工作可靠性的问题,基于振动分析理论,在风扇叶片模态试验的基础上,结合有限元方法建立了叶片振动分析模型;考虑气体与叶片的耦合作用,建立了旋转叶片流道模型;利用计算流体动力学计算了额定工况下的叶片表面气动载荷,并将其引入旋转叶片有限元振动分析中进行了叶片静频、动频和振动响应分析,从而得到叶片在不同转速下的动态响应.分析发现,叶片转速在2 000～3 600 r/min范围内的10个转速点存在谐共振.通过进一步分析10个转速下的叶片振型与动态应力得出:临界转速工况下的振动应力明显高于相邻转速,但共振应力峰值与临界转速并无正相关性;共振应力集中位置受叶片模态振型影响较大,始终出现于叶片前缘并沿叶高方向变化,表明叶片前缘最易发生振动疲劳.研究结果对叶片振动疲劳设计和维护维、修均有一定的指导意义.
針對葉片的振動失效關繫到整檯髮動機的工作可靠性的問題,基于振動分析理論,在風扇葉片模態試驗的基礎上,結閤有限元方法建立瞭葉片振動分析模型;攷慮氣體與葉片的耦閤作用,建立瞭鏇轉葉片流道模型;利用計算流體動力學計算瞭額定工況下的葉片錶麵氣動載荷,併將其引入鏇轉葉片有限元振動分析中進行瞭葉片靜頻、動頻和振動響應分析,從而得到葉片在不同轉速下的動態響應.分析髮現,葉片轉速在2 000～3 600 r/min範圍內的10箇轉速點存在諧共振.通過進一步分析10箇轉速下的葉片振型與動態應力得齣:臨界轉速工況下的振動應力明顯高于相鄰轉速,但共振應力峰值與臨界轉速併無正相關性;共振應力集中位置受葉片模態振型影響較大,始終齣現于葉片前緣併沿葉高方嚮變化,錶明葉片前緣最易髮生振動疲勞.研究結果對葉片振動疲勞設計和維護維、脩均有一定的指導意義.
침대협편적진동실효관계도정태발동궤적공작가고성적문제,기우진동분석이론,재풍선협편모태시험적기출상,결합유한원방법건립료협편진동분석모형;고필기체여협편적우합작용,건립료선전협편류도모형;이용계산류체동역학계산료액정공황하적협편표면기동재하,병장기인입선전협편유한원진동분석중진행료협편정빈、동빈화진동향응분석,종이득도협편재불동전속하적동태향응.분석발현,협편전속재2 000～3 600 r/min범위내적10개전속점존재해공진.통과진일보분석10개전속하적협편진형여동태응력득출:림계전속공황하적진동응력명현고우상린전속,단공진응력봉치여림계전속병무정상관성;공진응력집중위치수협편모태진형영향교대,시종출현우협편전연병연협고방향변화,표명협편전연최역발생진동피로.연구결과대협편진동피로설계화유호유、수균유일정적지도의의.
