一种叶轮机械计入错频的气动弹性稳定性数值预测方法技术

技术编号:8347952 阅读:267 留言:0更新日期:2013-02-21 01:30
本发明专利技术一种叶轮机械计入错频的气动弹性稳定性数值预测方法,采用气动弹性特征值法,通过计算气动弹性系统特征值预测叶轮机械考虑错频的气弹稳定性,共有七大步骤。该方法采用单向耦合技术,先对孤立叶片做固有模态分析,之后把叶片模态位移传递给流体网格。流场计算分为定常和非定常分析,非定常分析中指定叶片按照其固有模态振动,应用影响系数法处理所得非定常气动力,最后通过改变叶片广义刚度引入错频,求解含有气动载荷的叶片运动方程,得到气动弹性系统特征值,由特征值实部的符号判断系统是否发生颤振。它在叶轮机械气动弹性领域具有良好的实用价值和广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于叶轮机械模拟
,具体涉及基于特征值法的。
技术介绍
随着对叶轮机械叶片颤振的深入研究,应用错频技术提高叶轮机械叶片的气动弹性稳定性已经成为一种有效抑制颤振的手段,并广泛应用于航空发动机上,获得了良好的效果。早期的设计研究中,通常将叶盘转子视为协调的,即同一级转子上的各叶片之间完全相同,当然也就具有相同的振动特性,然而,在实际工作中,由于制造公差以及服役期间不同程度的磨损,所有的叶盘结构都有一定程度的错频量。特征值法是从叶片的运动方程出发,记及气动载荷项,利用一些假设条件将气动载荷表示为叶片位移及速度的线性函数,得到气动刚度矩阵和气动阻尼矩阵,进而将颤振问题转化为特征值问题,以求得特征值的实部为零作为系统颤振的判据,其正负分别代表系统颤振或稳定。特征值法将弹性叶片及其上气流的作用统一在一个方程组中,体现了叶片和周围气流所构成的振动系统,有助于对振频、振型、相位等动力响应的理解。与能量法相比,特征值法的优点在于可考虑错频效应,并且能够只通过一次非定常流场计算便可求得所有叶间相位角下的气动阻尼,这两点是能量法无能为力的。无论采用能量法还是特征值法进行颤振预估都需要计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叶轮机械计入错频的气动弹性稳定性数值预测方法,其特征在于:该方法具体步骤如下:步骤一:建立叶片有限元模型;针对给定的实体模型在CAE前处理软件中建立叶片有限元模型;步骤二:对建立的有限元模型进行含预应力的模态分析;首先,将建立的有限元模型导入到有限元软件ANSYS中,定义相应的材料参数,并给定转速以及位移约束条件,通过静力分析得到离心力引起的预应力;然后,采用质量归一化的模态分析,并计入离心力引起的预应力,获得叶片的固有振动特性,提取叶片振动固有频率以及模态振型,得到固体域叶片表面的节点位移;步骤三:建立计算流体力学模型;首先,通过给定的叶轮机械叶型数据,在计算流体力学仿真工具CFX的Tu...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:付志忠王延荣
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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