叶轮机械叶片颤振研究的进展与评述

颤振一类气动弹性稳定性问题是叶轮机械设计者关心的主要问题之一. 本文对叶轮机械叶片颤振模型研究的进展进行了回顾, 包括非定常气动模型、结构模型以及颤振的预测方法等内容. 通过对颤振模型研究的介绍, 讨论了不同方法处理颤振这类气动弹性稳定性问题的优缺点. 提出了关于颤振研究目前的不足和部分难点, 认为流固耦合模型的研究值得进一步重点关注.      

非定常可压缩紊流边界层流场的计算

本文通过引入非定常流函数,在Levy—Lees坐标下导出了非定常可压边界层的动量方程,并以Box格式将它离散并求解。而非定常能量方程则在物理坐标网格点上直接进行离散,其解法较为简便。采用本文方法首先计算了一个实际的低速非定常紊流边界层;并分别与实验结果及前人的计算进行了对比。本文的计算预示了较大的速度振幅过冲量。在可压流范围内。本文计算了零攻角平板叶栅、零攻角和5°正攻角双凸叶栅三种情况在进口来流简谐扰动条件下的非定常紊流边界层。计算结果表明,递压梯度下的平均速度剖面中出现涡量向壁面的迁移现象。     

对于叶轮机气动弹性力学一个基本假设的讨论

“在一个叶片排中叶片间相角为常数”是叶轮机气动弹性力学至今沿用的基本假设。但事实表明,当颤振发作时,叶片排中各叶片不仅动应力不同,而且叶片间相角亦非常数。解除了此基本假设的约束之后,本文发展了一种新的模型和计算方法。计算结果与实验数据对比表明,当气动弹性失稳时,叶片排中诸叶片动应力之所以不相等,叶片间相角并非常数是一个主要原因。     

一种能够反映气动、结构相互作用的叶片失速颤振计算模型

本文通过将改进的双自由度振荡叶片结构动力学模型与能够计算带分离的跨音叶栅非定常流场的气动模型相匹配,构成了一个具有气动、结构两个方面的耦合系统,用这两个方面相互迭代的方式来求解该系统以反映问题本身气动和结构相互作用的物理背景,对于两个实际转子的失速颤振边界进行了数值预测并与相应的实验结果及能量法模型计算的结果进行了对比。     

一个跨音风扇级转/静干扰流动的时间精确模拟

本文采用双时间步法,较为方便地将孤立叶排定常流场求解拓广为转／静干扰非定常流场时间精确求解,而且该流场时间精确求解方法收敛速度较作者最初工作有较大提高．文章通过对一跨音风扇级非定常流场时间精确模拟,对叶轮机非定常流动建立了一定理解．     

由两个风扇转子设计得到的启示

本文对两个风扇转子设计进行了总结,从设计过程突破问题的关键以及流动的组织方面看,得到了几点有益启示,值得在新型叶轮机设计及有关问题研究中引以借鉴。     

大小叶栅扩大防喘裕度的一个实验

通过实验对比,在同样叶剖面积即重量的基础上,大小叶栅最大转角比普通叶栅加大3.5°,相应攻角推迟6.5°,扩大了防喘裕度.名义转角加功能力也提高. 推论出大小叶栅加功能力,与同样稠度普通叶栅近于相等,但重量轻到约70％.     

二维扩压叶栅非定常分离流控制途径探索

二维扩压叶栅非定常黏性数值模拟结果表明,在一定攻角范围内,叶片前缘点附近的周期性吹吸气激励能有效控制混乱的非定常分离流．详细研究了非定常激励频率、幅值、位置对流场的影响．满足一定条件的非定常激励能够使流动由无序变为有序,时均气动性能提高。     

高负荷后掠风扇设计若干基本问题

1单级风扇ATS－2（Ad、ncedTransonicStage）设计概述目的是探索总增压比为4．3的两级风扇的设计技术。指标为：设计后掠风扇进口级的缩尺实验件;级增压比2．2;级绝热效率不小于85％;喘振裕度不小于12％。取进口级增压比为2．2,意味着这类单级的增压比已超过大多数于50～80年代设计并服役的涡喷、涡扇发动机前两级轴流级的总增压比,例如WP7发动机。这就需要选用更高的叶尖线速度（相对来流马赫数）。于是这类高性能跨音级的技术特征为级压比高,线速度高,单位迎面流量大,转子叶片后掠或前掠。这时效率的维持主要受到两方面的制约…