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1、振動(dòng)與沖擊第33卷第7期JOuRNALOFVIBRAT10NANDSH0CK兩自由度彎扭耦合渦輪機(jī)械葉片動(dòng)力學(xué)分析王丹，陳予恕，曹慶杰，熊冶平(1．哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，哈爾濱150001；2．南安普頓大學(xué)工程與環(huán)境學(xué)院，南安普頓SO171BJ英國(guó))摘要：針對(duì)渦輪旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉片所處的高溫、高壓及復(fù)雜多場(chǎng)環(huán)境，建立其彎曲和扭轉(zhuǎn)兩自由度耦合的截面模型，研究了來(lái)流速度對(duì)振幅的影響。利用平均法和能量法原理，得到了系統(tǒng)在發(fā)生臨界顫振時(shí)的幅頻關(guān)系以及在能量輸人輸出情況下系統(tǒng)的穩(wěn)定性關(guān)系，避免了顫振發(fā)生引起的氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)失效問(wèn)題，從而對(duì)葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依
2、據(jù)。關(guān)鍵詞：葉片顫振；平均法；能量法；氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：0313．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10．13465／j．cnki．jVS．2014．07．033Dynamicanalysisofa2-DOFturbomachinebladewithcouplingofbendingandtorsionWANGDan，CHEN一shu，CAOQing-fie，XIONGYe-ping(1．SchoolofAstronautics，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China；2．SchoolofEngin
3、eeringandEnvironments，UniversityofSouthampton，Southampton，S0171BJ，UK)Abstract：Bladesofturbinesandcompressorsareimportantcomponentstoproducepower．Theyworksofteninacomplicatedconditionwithhighpressure，hightemperatureandthreedimensionalfluidflowsaswel1．Theaeroelasticproblemsuchas
4、bladefluttermayoccurduringdifferentworkingstates．Flow—inducedvibrationofabladewithcouplingofbendingandtorsionwasinvestigatedtorevealthemechanismofaflutter．Averagingmethodandpowerflowapproachwereusedtodemonstrateflutterbehaviorsoftheinteractionbetweenanisolatedbladeandaquasi—st
5、eadyflow．Therelationbetweenamplitudesandfrequenciesofbladevibrationwasobtainedtopredictflutters．Theresultsprovidedatheoreticalbasisforaeroelasticoptimaldesignofblades．Keywords：bladeflutter；averagingmethod；powerflowapproach；aeroelasticdesign葉輪機(jī)械所處的工況十分復(fù)雜，葉片和流經(jīng)的流且其振幅很大程度上依賴于結(jié)構(gòu)的非
6、線性因素。so體之間時(shí)刻進(jìn)行能量的傳輸或轉(zhuǎn)換，因此這類機(jī)械的等利用邊界元方法研究了在兩列平行渦激作用下，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理決定了其內(nèi)部流動(dòng)的復(fù)雜性。柔NACA0012翼型的流體激振響應(yīng)問(wèn)題。他們的研究結(jié)性葉片較之剛性葉片，更容易受到氣動(dòng)力的作用，產(chǎn)生果表明，空氣動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)共振發(fā)生在相同的共振參結(jié)構(gòu)變形，發(fā)生共振，因而存在著巨大的安全隱患。為數(shù)比c／d，而與截面的幾何形狀和作用到的葉片上的平了提高葉片與流體進(jìn)行能量傳輸?shù)男?，同時(shí)預(yù)防葉均氣動(dòng)力載荷無(wú)關(guān)。Lau等利用時(shí)間推進(jìn)邊界元方片發(fā)生顫振，對(duì)葉片的氣動(dòng)彈性問(wèn)題進(jìn)行研究是非常法詳細(xì)的研究了兩個(gè)參數(shù)
7、s／c(靜子的幾何設(shè)計(jì)參數(shù)，必要的。由于葉片本身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)際工程應(yīng)用中靜子葉片排葉片間距與葉片弦長(zhǎng)之比)和c／d(歸一化多采用數(shù)值模擬如邊界元、有限元的方法研究其氣動(dòng)頻率參數(shù)，與轉(zhuǎn)子尾流的通過(guò)頻率有關(guān))對(duì)于葉片與漩彈性問(wèn)題。Jadic等利用時(shí)間推進(jìn)方法分別研究了流渦耦合作用的影響。體一葉片在帶有連續(xù)渦和不帶有連續(xù)渦的一致均勻流在實(shí)際的工程應(yīng)用中，對(duì)由于流固耦合作用引起作用下的耦合運(yùn)動(dòng)。其研究表明，顫振的發(fā)生不會(huì)導(dǎo)的渦輪機(jī)械葉片的疲勞壽命預(yù)測(cè)是非常重要的。Sand—致災(zāi)難性的失效問(wèn)題，而是葉片會(huì)發(fā)生極限環(huán)運(yùn)動(dòng)，并ers等從理論上分析了轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn)
8、子一靜子耦合作用下受到的氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩。在以前的研究中，轉(zhuǎn)子尾流是作用到靜子葉片上的一個(gè)主要的外激勵(lì)基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科
