基于流固耦合的葉片氣動(dòng)彈性分析.pdf

1、葉輪機(jī)氣動(dòng)彈性力學(xué)是流固耦合問題的重要分支。流場(chǎng)作用在彈性結(jié)構(gòu)葉片上會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)力,氣動(dòng)力使得葉片振動(dòng)產(chǎn)生變形,結(jié)構(gòu)的變形又會(huì)改變流場(chǎng)分布,從而產(chǎn)生新的作用力。當(dāng)振幅不斷增加時(shí),葉片就會(huì)產(chǎn)生顫振。
　　 本文對(duì)平板葉柵進(jìn)行氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性試驗(yàn)研究,觀察到顫振過程,分析了葉片顫振時(shí)葉尖上方壁面處壓力脈動(dòng)與葉片振動(dòng)之間的關(guān)系。在對(duì)流固耦合原理和數(shù)值模擬求解過程進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,研究如何使用流體力學(xué)軟件CFX,結(jié)構(gòu)有限元分析軟件ANS

2、YS和兩者間的耦合平臺(tái)進(jìn)行流固耦合計(jì)算。并應(yīng)用這種方法對(duì)試驗(yàn)用平板葉片進(jìn)行氣動(dòng)彈性數(shù)值模擬,得到葉片在不同來(lái)流速度下的位移響應(yīng)和壓力脈動(dòng)響應(yīng),與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,說明了這種方法的可行性。應(yīng)用同樣方法研究了NACA0012直葉片的氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性,得到其關(guān)于攻角和來(lái)流馬赫數(shù)的顫振邊界,并得出以下結(jié)論:葉尖上方壁面處?kù)o壓響應(yīng)與振動(dòng)位移響應(yīng)的變化趨勢(shì)相同,并且壓力脈動(dòng)頻率與顫振頻率一致,均接近葉片的固有頻率,這為葉片顫振預(yù)測(cè)提供了一種新思路。最