叶型厚度参数与压气机转子叶片颤振关联性研究

陆庆飞

叶型厚度参数与压气机转子叶片颤振关联性研究

陆庆飞

(中国燃气涡轮研究院，四川成都610500)

采用计算流体力学与结构动力学相结合的方法，数值模拟了大负荷弯掠扭组合叶片非定常粘性流场；通过对叶片表面非定常气动力及其所做非定常气动功的计算分析，采用能量法对叶片颤振与否进行预估判断。在气动设计满足设计要求的基础上，小范围调整大负荷弯掠扭组合叶片的最大厚度分布和最大厚度相对位置分布，并分别进行颤振预估计算。结果表明，最大厚度分布和最大厚度相对位置分布对颤振影响明显。在最大厚度相对位置分布相同的情况下，均匀减薄叶片，会使一阶动频减小，积累功率增大，颤振发生的可能性增大。研究结果对叶轮机颤振机理研究具有一定的参考意义。

大负荷弯掠扭组合叶片；最大厚度分布；最大厚度相对位置分布；颤振

1 引言

现代航空发动机向高推重比方向发展，因此，减少压气机级数、提高压气机级负荷及喘振裕度是航空发动机压气机的发展趋势。然而，压气机级负荷的增加，必须依靠先进的设计技术才能实现。设计中使用大负荷弯掠扭组合叶片在气动方面获益明显，但同时也对强度、结构提出了挑战。叶片相对厚度减小、部件刚性下降等因素，导致叶片颤振故障频发，这已成为高性能航空发动机研制过程中的挑战性问题。叶片颤振故障常常造成灾难性后果[1]。

叶片颤振分析涉及流体动力学和结构动力学两个学科。……