航空学报
航空學報
항공학보
ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA
2015年
4期
1076-1085
,共10页
周迪%陆志良%郭同庆%沈恩楠
週迪%陸誌良%郭同慶%瀋恩楠
주적%륙지량%곽동경%침은남
叶轮机%气动弹性%失速颤振%CFD/CSD%时域法
葉輪機%氣動彈性%失速顫振%CFD/CSD%時域法
협륜궤%기동탄성%실속전진%CFD/CSD%시역법
turbomachinery%aeroelasticity%stall flutter%CFD/CSD%time domain modeling
为了研究叶轮机叶片的失速颤振特性,发展了一种计算流体力学与计算结构力学(CFD/CSD)时域耦合方法.该方法通过每一物理时刻CFD和CSD的循环迭代实现了耦合计算.在CFD分析中,采用鲁棒性较好的空间离散格式AUSM+-UP,并基于延迟脱体涡模型(DDES)模拟了带分离流动.在结构分析中,通过模态法构建了旋转叶片动力学方程并运用杂交多步方法进行求解.以孤立转子Rotor37为例,计算了不同工况下流场总体与细节参数,与实验结果的对比验证了CFD算法的精度.对某转子叶片进行了颤振特性研究,计算所得的广义位移时间响应曲线表明该叶片在近失速工况下会发生失速颤振,其表现形式为一阶弯曲模态发散且各阶模态之间不耦合.分析表明,流场不稳定和非定常效应是引起失速颤振的关键因素,同时折合频率的降低也会导致原本气动弹性稳定的叶片发生失速颤振.
為瞭研究葉輪機葉片的失速顫振特性,髮展瞭一種計算流體力學與計算結構力學(CFD/CSD)時域耦閤方法.該方法通過每一物理時刻CFD和CSD的循環迭代實現瞭耦閤計算.在CFD分析中,採用魯棒性較好的空間離散格式AUSM+-UP,併基于延遲脫體渦模型(DDES)模擬瞭帶分離流動.在結構分析中,通過模態法構建瞭鏇轉葉片動力學方程併運用雜交多步方法進行求解.以孤立轉子Rotor37為例,計算瞭不同工況下流場總體與細節參數,與實驗結果的對比驗證瞭CFD算法的精度.對某轉子葉片進行瞭顫振特性研究,計算所得的廣義位移時間響應麯線錶明該葉片在近失速工況下會髮生失速顫振,其錶現形式為一階彎麯模態髮散且各階模態之間不耦閤.分析錶明,流場不穩定和非定常效應是引起失速顫振的關鍵因素,同時摺閤頻率的降低也會導緻原本氣動彈性穩定的葉片髮生失速顫振.
위료연구협륜궤협편적실속전진특성,발전료일충계산류체역학여계산결구역학(CFD/CSD)시역우합방법.해방법통과매일물리시각CFD화CSD적순배질대실현료우합계산.재CFD분석중,채용로봉성교호적공간리산격식AUSM+-UP,병기우연지탈체와모형(DDES)모의료대분리류동.재결구분석중,통과모태법구건료선전협편동역학방정병운용잡교다보방법진행구해.이고립전자Rotor37위례,계산료불동공황하류장총체여세절삼수,여실험결과적대비험증료CFD산법적정도.대모전자협편진행료전진특성연구,계산소득적엄의위이시간향응곡선표명해협편재근실속공황하회발생실속전진,기표현형식위일계만곡모태발산차각계모태지간불우합.분석표명,류장불은정화비정상효응시인기실속전진적관건인소,동시절합빈솔적강저야회도치원본기동탄성은정적협편발생실속전진.
