Расчёт возбуждающей аэродинамической нагрузки на лопатку компрессора газотурбинного двигателя, находящуюся в поле неравномерного газового потока

А. И. Ермаков, А. О. Шкловец, Д. Г. Федорченко

Аннотация


Работа посвящена созданию методики расчёта возбуждающей нагрузки, действующей на лопатки рабочих колёс газотурбинных двигателей (ГТД), находящиеся в условиях окружной неравномерности газовой нагрузки. Наличие в тракте двигателя плохо обтекаемых тел, например стоек опоры двигателя, вызывает существенную окружную неравномерность потока. Вследствие этого, в лопатках возникают опасные резонансные колебания, которые могут привести к поломке изделия. Определение амплитуд возбуждающих гармоник на этапе проектирования позволит оценить степень опасности вынужденных колебаний лопаток. Разработанная методика определения возбуждающих гармоник в потоке позволяет рассчитывать их амплитуды, определять влияние на них конструктивных изменений в проточной части двигателя. Конечно-элементная модель состоит из лопаток входного направляющего аппарата, рабочих лопаток и опоры с шестью стойками. Газодинамическая нагрузка определяется в узлах рабочих лопаток, однако при малом числе лопаток, например для вентиляторных рабочих колёс, точность определения амплитуд возбуждающих гармоник может быть недостаточной. Используя возможности Ansys CFX, газодинамическую нагрузку определяли в дополнительных областях тракта между рабочими лопатками. Определено изменение амплитуд гармоник в зависимости от числа точек измерения нагрузки.


Ключ. слова


Газотурбинный двигатель; рабочая лопатка; направляющий аппарат; окружная неравномерность; вынужденные колебания; возбуждающая гармоника; Ansys; CFX

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Иванов В.П. Колебания рабочих колёс турбомашин. М.: Машиностроение, 1983. 224 с.

2. Аксенов А.П. Математический анализ (ряды Фурье): учебное пособие. СПб.: Нестор, 1999. 85 с.

3. Иноземцев А.А., Нихамкин М.А., Сандрацкий В.Л. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учебник для ВУЗов. Том V. М.: Машиностроение, 2008. 198 с.

4. Шкловец А.О., Попов Г.М., Колмакова Д.А. Оптимизация проточной части ступени компрессора ГТД с целью обеспечения динамической прочности в рабочем лопаточном венце // Вестник двигателестроения. 2013. № 2. С. 192-197.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/1998-6629-2014-0-5-4(47)-158-165

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533