高转速部分进气涡轮盘气流力及叶片振动响应研究

摘要

针对部分进气涡轮盘所受气流力在周向分布的严重不均匀易造成动叶片疲劳破坏的问题,从部分进气气流力特征和叶片振动响应两个方面进行了研究。根据已有数值模拟和实验结果给出了部分进气模式下考虑Kick效应的叶片所受气流力的分布曲线,采用快速傅里叶变换方法(FFT)分析了气流力的频谱特征,研究了转速和进气度等因素对气流力的频域特性的影响;采用有限元方法对某火箭发动机部分进气涡轮盘进行了瞬态振动响应分析,对比气流力的频谱特征,研究了叶片振动响应的特性。结果表明:在部分进气模式下,高转速涡轮盘叶片所受气流激励可以视为脉冲激励,存在多阶谐波分量;高转速或小进气度都会使得气流力的高阶谐波分量的幅值较大,使得涡轮盘叶片发生高倍频的共振或幅值较大的强迫振动,区别于全周进气的涡轮盘只需避开前6倍频气流力可能引起的共振,部分进气时还需考虑更高倍频气流力的影响。