航空发动机叶片反扭设计研究

发布时间：2020-05-29 11:24

【摘要】：航空发动机叶片工作环境十分恶劣,在高温高压等多种负载的共同作用下产生变形,会使叶片偏离原始的设计工况,从而导致叶片性能下降,甚至产生严重的后果。因此需要对发动机叶片进行反扭设计,以修正量抵消叶片在工作中产生的变形,从而保证工作状态下的叶型与最佳设计工况下的叶型一致或基本保持一致。本文以Rotor67和构造的弯掠叶片为研究对象,综合使用UG和NUMECA等分析软件,完成叶片反扭设计和叶片型面外推设计。在相关研究中,提出了用于叶片反扭设计的λ节点坐标修正法及研究了叶尖/叶根节点的截取数目对外推设计的影响。具体的研究内容如下:(1)在NASA公开的Rotor67几何数据基础上,完成了Rotor67风扇叶片的建模及气动性能分析;根据弯掠叶片的相关定义和概念,构造叶型相对复杂的弯掠叶片,并完成了弯掠叶片的气动性能分析。(2)基于节点坐标修正法,提出新的反扭设计方法。通过多项式拟合变形量与叶高的函数关系,将曲线的斜率绝对值作为λ修正系数,引入到节点坐标修正法中(坐标法),得到λ节点坐标修正法(λ坐标法)。使用λ节点坐标修正法完成Rotor67叶片与弯掠叶片的反扭设计。结果表明:对变形量较小的Rotor67(3mm左右)叶片进行反扭设计,λ坐标法较坐标法迭代次数降低幅度为7.14%;对变形量较大的弯掠叶片(5mm左右)进行反扭设计,λ坐标法较坐标法迭代次数降低幅度可达28.57%。(3)基于三点抛物线外推法,分别截取Rotor67叶片与弯掠叶片的叶尖/叶根各3个节点坐标,投影到X-Y和X-Z平面,通过抛物线拟合节点坐标与叶高的关系,根据延伸量进行延伸设计,得到延伸后的型面,并进行气动性能分析。同时研究了叶尖/叶根节点的截取数目对抛物线拟合效果的影响,得出截取的节点数目与拟合效果及气动性能的规律。
【图文】：

图 2.1 三角形单元及其坐标系统的六个位移自由度及节点力分量{ }{ }{ }{ } = =332211321yxyxyxeFFFFFFFFFF 节点有两个方向位移，，分别为 ~6α 为待定常数：矩阵形式，其中 {δ ( x，y)}为任一

其相对速度为1ω ，经过叶栅流道后，相对速度变为为2ω ，其绝对速度为 c2。图2.2 中，工作轮叶栅流道的出口面积RcA2大于进口面积RcA1，即流道是一个弯曲的扩张通道。图 2.2 气流在叶栅中的流动由图 2.2 可知，叶片的流道是弯曲的，气流流过叶栅通道时会向叶盆方向靠
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V23

【参考文献】

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本文编号：2686859