科氏效应对叶片-桨毂-轴耦合系统振动特性的影响规律研究

采用几何精确模型与阶次截断方法描述叶片的空间变形，建立了考虑科氏效应与离心刚化作用的叶片-桨毂-轴耦合系统动力学模型，推导了耦合系统振动微分方程。采用Rayleigh-Ritz法进行数值离散，计算了不同刚度比、半径比、转速和叶片数下，科氏效应对系统模态频率的影响。研究表明：叶片-桨毂-轴耦合系统模态中包含耦合和非耦合两类模态，耦合模态频率在考虑科氏效应后发生明显降低；随着半径比增加，科氏效应对第1阶耦合模态频率的影响逐渐减弱，对第2阶耦合模态频率的影响逐渐增强；转速的增加会提升耦合模态对科氏效应的敏感性；刚度比处于10~3～10~5范围内时发生叶片模态振型转换的现象，模态振型转换后科氏效应的影响更为显著；随着叶片数目的增加，科氏效应对模态频率的影响逐渐减弱。研究结果可为旋转叶片-桨毂-轴耦合系统的动力学设计提供理论参考。