叶片梯度角对压气机叶轮固有频率的影响规律

摘要

增压器叶轮固有频率分布对其可靠性寿命起至关重要的作用。为获取压气机叶轮几何尺寸对叶轮固有频率的影响规律,提出了与叶片厚度和叶片悬臂长度相关的叶片梯度角概念,采用Concepts NREC软件进行叶轮系列化设计,结合ANSYS有限元分析软件进行叶轮固有频率及强度模拟计算,并通过叶轮模态测试系统进行了8个代表性尺寸的铣削叶轮振动实验测试。研究结果表明:相对于叶片悬臂长度,叶片厚度对叶片梯度角的影响更大;叶片梯度角与一阶固有频率及一阶倍频比皆为单调递增线性关系;叶根处最大应力值随着叶片梯度角的增大先减小再增大,叶片梯度角为3.258°时叶轮最大等效应力最小。实验所得叶轮固有频率结果与模拟计算结果之间的误差为2.13%~4.92%,说明计算结果可靠。压气机叶轮旋转时,离心力的预应力作用提高了叶轮的刚度,进而提高叶轮的模态频率。