旋转带冠叶片的非线性气动弹性稳定性分析

发布时间：2021-07-25 13:57

　　航空发动机和燃气轮机等高速旋转机械中叶片恶劣的工作环境,加上结构和气体中的非线性因素,导致叶片非线性气动弹性问题突出。叶片在气动力作用下会发生颤振失稳,而且旋转带冠叶片受到的离心力和碰撞力对叶片颤振具有重要影响。目前对于带冠叶片考虑离心力和气动力共同作用下的气动弹性研究尚不充分。因此,研究旋转带冠叶片的非线性气动弹性稳定性成为本文重点研究问题。本文在总结先前学者研究成果的基础上开展了关于旋转带冠叶片非线性气动弹性特性研究,从理论和数值仿真计算方面进行了系统稳定性研究,主要工作内容可以分为以下几个方面:1.将高速旋转带冠叶片简化为固定在刚性旋转轴上的端部有质量块的薄壁Euler-Bernoulli梁模型。考虑变转速情况和几何大变形非线性因素,使用一阶活塞理论求得叶片受到的气动力和气动力矩。考虑叶片弯扭变形,利用Hamilton原理建立了高速旋转带冠叶片两自由度耦合的非线性动力学方程。2.利用四阶Runge-Kutta法对带冠叶片的非线性动力学方程进行数值积分计算。通过特征值理论方法求出带冠叶片发生颤振时的旋转角速度,作出对应转速的时间历程图和相图。同时,分析了带冠叶片的相关结构参数对颤振... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

航空发动机主体结构

第一章 绪 论。工程上常采用在叶片端部加叶冠装置的方式来减弱叶片振动，如图。叶冠装置通过减少叶尖部的周向漏气，提高扭转和弯曲振动频率，增的刚性。相邻的叶冠之间存有一定的间隙，当旋转叶片受到离心力、气作负荷等激励而产生弯曲或扭转振动时，相邻叶冠将发生相对位移，依的碰撞与摩擦来消耗叶片的振动能量，从而达到减振效果[16]。叶冠间隙不效果会有明显的差别，为了达到很好的减振效果，不同尺寸的叶片应对间隙。

第一章 绪 论了一种带冠叶片之间的碰撞解析模型，考虑预扭转下应。气动弹性分析研究现状器结构一直不断地出现各种故障，学者们开始密切关题。Collar 曾绘制了用来描述气动弹性力学研究内容 1-3 所示为部分关系，研究了气动力、弹性力和惯性关系。近年来，气动弹性问题由于航空航天事业的大工程上的各种需求，使得它的研究课题和要求出现了业的发展推动了气动弹性力学的研究和发展。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于流固耦合的跨声速压气机叶片静气动弹性分析[J]. 汪松柏,李绍斌,宋西镇.  力学与实践. 2016(01)
[4]含摩擦与间隙的失谐叶盘系统振动局部化研究[J]. 曾海楠,曹树谦,苏永雷.  振动与冲击. 2016(02)
[5]某型涡轴发动机叶片锯齿形叶冠优化设计应用[J]. 杨飞,蔡显新.  热能动力工程. 2015(06)
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[8]基于非线性气弹耦合模型的风力机柔性叶片随机响应分析[J]. 徐磊,李德源,莫文威,吕文阁,刘雄.  振动与冲击. 2015(10)
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[10]航空发动机压气机叶片的非线性振动问题[J]. 张伟,冯志青,郭翔鹰.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2013(04)

博士论文
[1]航空发动机压气机叶片流固耦合振动的动力学特性研究[D]. 王丹.哈尔滨工业大学 2016
[2]旋转柔性带冠叶片碰撞振动特征研究[D]. 初世明.哈尔滨工业大学 2013

硕士论文
[1]带冠叶盘干摩擦阻尼减振特性研究[D]. 陈俊杰.南京航空航天大学 2015
[2]变刚度梁的振动分析[D]. 唐安烨.中南大学 2014
[3]基于流固耦合的叶片气动弹性分析[D]. 张瑞琴.南京航空航天大学 2009
[4]基于立轴风力机叶片的气动弹性分析[D]. 苟怀勇.重庆大学 2008



本文编号：3302156