压气机叶片流固耦合的强度和振动研究

为了研究流固耦合场对叶片强度与振动参数的影响,采用流体动力学和有限元方法,对压气机叶片进行了单向流固耦合分析。通过软件之间的接口,实现压力场数据的传递,并对加载气动力后的计算模型进行强度分析和模态分析,得到压气机大小叶片的应力应变云图以及固有频率和相应的模态振型,计算比较了离心力、气动力对应力和固有频率的影响。计算结果表明,流固耦合对叶片的结构强度和模态振型影响较小。通过频率分析,找出了叶片的共振频率,从而为叶片的优化提供依据。     

压气机中叶片与叶盘耦合系统振动特性研究

基于有限元方法建立某型航空发动机压气机叶片模型,通过模态仿真获得了该叶片在榫头固支约束下的动力学特性,研究了离心力对叶片振动的影响,并通过模态试验对计算模型和仿真数据进行验证;利用循环对称法对建立的叶片轮盘有限元模型进行振动分析,获得叶轮耦合系统在不同工作转速下的振型和频率,并与单个固支叶片进行比较,结果表明,相同阶次下叶片耦合系统的自振频率较低;通过Campbell图分析得出了叶片耦合系统可能发生共振的频率及相应的转子转速,为其故障诊断、可靠性分析以及寿命估算提供了参考依据。     

航空发动机压气机转子叶片频率转向特性研究

针对航空发动机压气机转子叶片的结构和工作特点,通过有限元方法对叶片进行模态分析,研究叶片的"频率转向"和"振型转换"现象,揭示了动频曲线转向趋势和振型耦合规律,并讨论了温度场对叶片"频率转向"特性的影响,分析叶片动频特性的详细变化规律,为叶片振动特性设计与考核提供了理论基础。     

风力机柔性叶片模态气动阻尼分析方法研究

针对大型水平轴风力机柔性叶片的模态气动阻尼数值分析方法进行研究。运用多体系统动力学建模方法和风力机叶片空气动力学模型,建立柔性叶片的气弹耦合方程,在求解此方程得出叶片在某运行工况下的气弹响应基础上,结合柔性叶片振动模态参数包括模态频率、模态向量和模态质量等物理量的识别和振动能量损失法,即计算气动力在叶片振动周期内所做的功,导出叶片模态气动阻尼比计算式,建立叶片挥舞、摆振各阶模态气动阻尼比分析流程。算例分析某柔性叶片在多种稳态风速下一阶模态气动阻尼比,表明所建立分析方法的有效性和可靠性。为大型风力机柔性叶片气动阻尼特性和气弹稳定性分析提供了有效的分析手段。     

关于风力发电机叶片预应力模态频率的研究

通过对风力发电机叶片进行预应力模态频率分析,找出了发电机在使用过程中产生振动耦合的原因。通过对叶片结构形式和选用材料进行改进并对改进后的机体进行模态频率比较研究,得出了避免叶片产生振动耦合的方案,通过疲劳特性分析确定其方案是否可行,为同类产品的安装、使用和优化设计提供了参考依据。     

基于Kriging插值的失谐叶盘气动 结构耦合振动特性分析

以某型航空发动机压气机转子为研究对象,考虑叶盘间动静干涉的影响,对压气机叶盘转子内部的三维流场进行了模拟。通过静频试验引入叶片失谐量,基于Kriging模型完成了耦合界面载荷数据的传递,分析了压气机转子叶片表面非定常气动载荷的分布规律,并讨论了失谐和气动载荷对压气机转子叶盘系统振动特性的影响。结果表明：压气机叶片受到的气动载荷为非定常脉动压力,主导频率为动静干涉频率f0的倍频;在干涉周期T内,压力面和吸力面气动载荷的变化呈相反趋势,且压力面气动载荷的非定常性明显大于吸力面气动载荷的非定常性;失谐和气动载荷的作用加剧了叶盘系统的振动。研究结果为压气机叶盘转子系统的动力学设计提供了理论依据。     

F级重型燃气轮机压气机叶片强度分析

利用数值模拟计算软件将已设计成型的燃气轮机压气机动叶片进行受力分析,将叶片所承受的气动力,离心力和叶片根部的固定力全部耦合在叶片上.然后用ANSYS软件建立有限元模型,模拟出叶片的变形程度和所受应力,最后通过第四强度理论校核叶片的强度是否满足要求.     

轴流压气机转子叶片非同步振动的声传播特征研究

围绕某型涡扇发动机压气机内部噪声环境下转子叶片气固耦合振动失效问题,开展某型涡扇发动机压气机流道内部噪声测量试验,主要研究压气机高压一级转子叶片发生非同步振动(NSV)时压气机流道内部声波传播特征。针对压气机高压一级转子叶片发生NSV时,研究了6个测点位置处噪声信号特征,确定了噪声源位置以及特征频率噪声信号沿压气机周向和轴向位置的传播特性,并应用环形管道声传播基本理论,初步计算了压气机内部特征频率噪声信号的基本物理特性。分析结果表明:诱发高压一级转子叶片NSV的声信号应起源于高压一级转子叶片排位置处;该声信号沿轴向位置的传播方式为:从高压一级转子叶片排位置向两端传播;周向传播方式为:周向阶数为6的声模态与转子旋转方向相反的方向传播;压气机内部声共振是诱发转子叶片NSV的主要原因。研究的内容和结论,对分析航空发动机压气机转子叶片故障问题、提高压气机性能和工作稳定性具有重要的参考价值。     

基于流固耦合的多级压气机叶片振动瞬态动力学分析

本研究以多级压气机为研究对象,应用ANSYS/CFX为数据耦合平台对压气机单通道模型进行流固耦合瞬态动力学分析,得到了流场压力及叶片振动的时域响应曲线。对叶片顶点位移进行敛散性及频谱分析,得到了判断多级压气机叶片颤振特性的方式。     

废气涡轮增压器叶片模态特性的探究

针对增压器常发生的由于叶片振动产生的叶片损坏现象,利用三维CAD建模软件对废气涡轮增压器涡轮叶片及压气机叶片进行建模,并采用有限元分析软件对其分别进行振型模态分析,找出发生共振的频率,为叶片的优化设计提供了理论依据。     

涡轮增压器叶片振动分析

为了控制某种型号涡轮增压器的压气机进气口存在的振动及噪声等问题，先通过三维坐标仪进行测量，然后用CAD软件进行三维建模，并利用有限元软件对涡轮和叶轮大小叶片进行了模态分析，得到了叶片的各阶固有频率以及相应振型。对比增压器的工作转速和叶轮与涡轮叶片旋转通过频率，找出了叶片共振的频率，从而为有效地控制压气机进气口振动及噪声大等问题提供了理论依据。     

涡轮增压器叶轮流固耦合模态分析

为了研究流固耦合场对涡轮增压器叶轮模态参数的影响,采用基于湍流模型理论建立了涡轮增压器压气机的流场模型.并进行了流场网格划分和边界条件的加载.通过计算获得了流场内部的流速、压力分布,把流场压力分布加载到叶轮固体表面上,并计算考虑流固耦合场的叶轮模态.计算结果表明,流固耦合场主要影响叶轮结构的模态固有频率,对模态振型的影响较小.     

大型风力机复合材料叶片结构动力特性分析

建立大型风力机叶片的三维有限元模型,在考虑旋转惯性力等外力因素下,分析和对比不同工况下叶片的振动频率,同时对叶片复合材料铺层角度和模态频率大小之间的关系进行研究。结果表明,叶片模态频率受应力刚化影响较大,通过改变叶片单向层的纤维铺层角可对旋转叶片的模态频率进行调整。     

大型风力机复合材料叶片结构动力特性分析

建立大型风力机叶片的三维有限元模型,在考虑旋转惯性力等外力因素下,分析和对比不同工况下叶片的振动频率,同时对叶片复合材料铺层角度和模态频率大小之间的关系进行研究。结果表明,叶片模态频率受应力刚化影响较大,通过改变叶片单向层的纤维铺层角可对旋转叶片的模态频率进行调整。     

基于气热固耦合的涡轮模态分析

主要研究了气热固耦合场对涡轮模态参数的影响.采用基于k-ε湍流模型理论建立了涡轮的流场模型,进行网格划分和边界条件的加载.通过气热固耦合分析计算获得了流场内部温度和压力的分布,把气动力及温度载荷映射到涡轮结构上,并在此基础上进行了涡轮模态的计算.计算结果表明,气热固耦合场主要影响涡轮结构的模态固有频率,对模态振型的影响较小.     

基于叶片贡献度的叶盘系统频率转向特性

为了分析频率转向对失谐叶盘系统振动的影响,针对某型航空发动机压气机叶盘系统,采用子结构模态综合法建立了有限元缩减模型,从应变能角度分析了叶盘系统的频率转向特性,计算了失谐叶盘系统模态振动贡献度因子和局部化因子。通过不同频率转向间隙对应的失谐叶盘系统受迫振动响应贡献度因子与局部化因子,分析了频率转向间隙和叶片贡献度因子对失谐叶盘系统局部化的影响。结果表明,频率转向对失谐叶盘系统振动局部化影响显著,在频率转向区域,失谐叶盘系统的振动局部化程度较高;随着频率转向间隙变化,叶片应变能对失谐叶盘系统局部化的贡献度呈现一定的规律性。     

频率转向特征对失谐叶盘模态局部化的作用

基于叶盘集中参数模型,分析了叶片刚度失谐对频率转向区内的系统固有频率及叶片模态振型的影响,提出了一个描述模态局部化程度的参数,仿真研究了频率转向特征对失谐叶盘模态局部化程度的作用规律。研究表明,频率转向曲线之间关于节径的最小间隙(转向频率间隙)是反映频率转向特征的重要参数,并存在一个转向频率间隙的极小值点,在该极值点附近,频率转向区内的模态对叶片失谐非常敏感,并会导致模态局部化程度剧烈变化。     

轴流压气机进气旋流畸变实验与仿真研究

为深入分析旋流畸变问题,发现叶片式旋流畸变发生器产生旋流流场的机理和旋流畸变对压气机稳定性的影响机制,本文开展了旋流畸变发生器与压气机的耦合数值仿真。分析计算结果,认为叶尖脱落涡的叠加效应是产生旋流的主要机理,旋流结构对转子叶尖区域的扰流作用是造成转子提前失速的重要原因。建立了S弯进气道仿真模型,通过对S弯进气道与高亚声速压气机进行耦合仿真计算,研究了S弯进气道出口旋流流场的形成机制,初步探讨了S弯进气道出口旋流流场对压气机稳定性的影响。S弯进气道出口形成的对涡结构靠近压气机机匣,这种局部的涡结构会影响部分转子叶片叶顶区域的流动结构,从而导致压气机失速边界右移。     

某型涡轴发动机压气机离心叶轮叶片多种振动特性试验方法对比研究

以某型涡轴发动机压气机离心叶轮叶片为研究对象,采用3种不同的试验系统研究该叶片的振动特性。仿真结果表明,压电纤维复合材料(Macro Fiber Composite,MFC)作为激振源的试验系统,在叶片振动特性的试验中可以较准确地获得叶片的振动频率,并且能够得到叶片的振型。MFC能够激起叶片更高阶的振动,是使用力锤激振所不具备的条件,因此在叶片高阶模态振动的研究中MFC更具优势。     

离心力场作用下的燃气轮机压气机叶片振动模态分析

分析燃气轮机压气机叶片在离心力场作用下导致的动频相较于无载荷时的固有频率(静频)不同之处,求出叶片工作时的真实振型和共振频率对于提高叶片的动态性能有重要的作用。通过对某重型燃气轮机轴流式压气机某级动叶片的数字化建模和振动模态分析,分别计算得出了压气机叶片在无载荷、离心力场作用下的前六阶固有频率、动频及振型云图,分析了离心力场作用下叶片的应力分布状态,以及离心力场对叶片固有频率的影响。根据转子转速区间,分析了三种不同转速产生的离心力场对叶片频率的影响趋势。计算结果表明:离心力场使叶片产生动力刚化效应,使叶片的各阶动频相较固有频率有所增大;离心力场对基频影响最为显著,当转子转速为6000 r/min时,基频相对偏差达63.73%;动力刚化效应与转子转速呈正相关,叶片转速增大导致动频增大,且基频增大最为显著。