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航空动力学报 2025年

作者：王文徐梅鹏赵柄锡孙丹孟光中国航发商用航空发动机有限责任公司沈阳航空航天大学上海交通大学

基于涡轮机械叶片气弹稳定性数值计算的能量法，发展了一种求解篦齿封严环气弹稳定性问题的仿真方法。基于标准文献篦齿封严环几何参数，建立了篦齿封严气弹稳定性数值模型，分析了齿腔宽度、壁厚和封严间隙对气弹稳定性的影响。结果表... 详细信息

基于涡轮机械叶片气弹稳定性数值计算的能量法，发展了一种求解篦齿封严环气弹稳定性问题的仿真方法。基于标准文献篦齿封严环几何参数，建立了篦齿封严气弹稳定性数值模型，分析了齿腔宽度、壁厚和封严间隙对气弹稳定性的影响。结果表明，通过能量法分析气弹稳定性仿真方法可准确计算篦齿封严环的气动阻尼比及失稳节径，为篦齿封严环气弹稳定性分析提供理论依据。齿腔宽度的增加会恶化气弹稳定性，且齿腔宽度对气弹稳定性的影响随压比增加而增大。壁厚和封严间隙的增加可改善气弹失稳。

关键词：篦齿封严环气弹稳定性能量法气动阻尼比

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结构参数对15 MW级风力机叶片气弹稳定性的影响

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扬州大学学报(自然科学版) 2025年第2期28卷 21-28页

作者：孙振业孙子萱夏煜盛朱卫军沈文忠扬州大学电气与能源动力工程学院江苏扬州225127 北京金风科创风电设备有限公司北京100176

为研究风轮叶片参数对大型风力机叶片气弹稳定性的影响,以国际能源署(International Energy Agency, IEA)公开的15 MW级风力机为研究对象,采用基于叶素动量理论、几何精确梁理论的气动弹性耦合动力学模型,研究风力机的叶片弹性中心、剪... 详细信息

为研究风轮叶片参数对大型风力机叶片气弹稳定性的影响,以国际能源署(International Energy Agency, IEA)公开的15 MW级风力机为研究对象,采用基于叶素动量理论、几何精确梁理论的气动弹性耦合动力学模型,研究风力机的叶片弹性中心、剪切中心、质量中心的分布以及叶片挥舞刚度、摆振刚度、扭转刚度的大小对气弹稳定性的影响。结果表明:叶片质心位置是影响气弹稳定性的关键因素,质心向翼型的前缘移动可大幅提高气弹稳定性,扭转刚度与临界颤振转速呈近似线性的正相关关系,剪心位置、挥舞刚度对叶片临界颤振转速有小幅影响,而弹心位置和摆振刚度对气弹稳定性几乎没有影响。

关键词：风力机叶片气弹稳定性结构参数颤振

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周向进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性影响研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 57-66页

作者：苏国征孙丹王志李玉王文徐梅鹏沈阳航空航天大学沈阳市透平机械先进密封技术重点实验室沈阳110136 沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136 中国航空发动机集团有限公司中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

针对航空发动机篦齿封严环在周向进气畸变状态下的气弹稳定性问题,采用三维插值和非定常动网格技术,建立了基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性求解模型,在验证求解模型准确性的基础上,研究了对称进气与非对称进气、进气畸变程度对篦齿封... 详细信息

针对航空发动机篦齿封严环在周向进气畸变状态下的气弹稳定性问题,采用三维插值和非定常动网格技术,建立了基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性求解模型,在验证求解模型准确性的基础上,研究了对称进气与非对称进气、进气畸变程度对篦齿封严环气弹稳定性的影响规律,分析了气动功在齿腔不同区域分布特性,揭示了周向进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性影响机理。研究表明,周向进气畸变可改变气动阻尼比,对篦齿封严环气弹稳定性影响较大。非对称进气时,篦齿封严环气弹稳定性随畸变度的增加先降低后增加再降低。对称进气时,篦齿封严环气弹稳定性随畸变度的增加先增加后降低,相对于非对称进气畸变,对称进气方式对气弹稳定状态影响较小。篦齿封严环在发生气弹失稳时,周向进气畸变对气动功影响最大的区域位于首级篦齿迎风区域,是流场周向压力均匀性最差的区域,周向进气畸变的影响随相对距离增加而降低;篦齿封严环所有齿腔底部的总气动功受周向进气畸变影响较大,在进行结构设计时可改变齿腔底部尺寸、形状等,以降低周向进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响。

关键词：篦齿封严环气弹稳定性周向进气畸变气动阻尼比能量法

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前飞状态倾转旋翼机气弹稳定性建模

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航空动力学报 2009年第2期24卷 255-261页

作者：薛立鹏张呈林南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家重点实验室南京210016

基于刚性桨叶、刚体短舱及弹性机翼的假设,计入桨叶的变距/挥舞/摆振结构耦合及变距与万向铰的耦合,分别在惯性系下采用牛顿法和有限元法建立了旋翼和机翼的动力学方程,通过桨毂与短舱/机翼系统之间的共有自由度将动力学方程耦合起来,... 详细信息

基于刚性桨叶、刚体短舱及弹性机翼的假设,计入桨叶的变距/挥舞/摆振结构耦合及变距与万向铰的耦合,分别在惯性系下采用牛顿法和有限元法建立了旋翼和机翼的动力学方程,通过桨毂与短舱/机翼系统之间的共有自由度将动力学方程耦合起来,得到了前飞状态下全铰接式倾转旋翼/短舱/机翼耦合系统气弹稳定性分析模型,气动模型采用改进的叶素-动量理论,计入了扰动引起的非定常气动力影响.通过算例验证了建模的正确性.

关键词：倾转旋翼机气弹稳定性惯性系动力学

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人为失谐改善叶盘气弹稳定性的机理分析

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航空动力学报 2022年第10期37卷 2142-2156页

作者：范雨刘鑫李琳余晓平北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机结构强度北京市重点实验室北京100191 内蒙古工业大学航空学院呼和浩特010051 中国航天科技集团公司中国航天空气动力技术研究院北京100074

理解人为失谐提升叶盘气动弹性稳定性的机理,有助于提高航空发动机叶盘的结构设计水平。首先,通过将失谐叶盘的气弹耦合模态投影到谐调模态张成的线性空间中,获得了以谐调叶盘气动阻尼比线性叠加表示的失谐叶盘气动阻尼比的解析表达式... 详细信息

理解人为失谐提升叶盘气动弹性稳定性的机理,有助于提高航空发动机叶盘的结构设计水平。首先,通过将失谐叶盘的气弹耦合模态投影到谐调模态张成的线性空间中,获得了以谐调叶盘气动阻尼比线性叠加表示的失谐叶盘气动阻尼比的解析表达式。从理论上证明了:失谐气弹耦合模态振型中包含多个彼此独立的谐调叶盘模态振型的贡献;气动阻尼比水平较高的谐调叶盘模态的参与提高了失谐叶盘的气弹稳定性。接着,提出了失谐叶盘气弹稳定性的预测方法,在计算过程中先分别分析失谐和气弹耦合的模态特性,再相互结合预测失谐叶盘的气动阻尼比水平。该方法只需进行一次气弹耦合分析,一是在实际设计中可降低对失谐设计叶盘气弹稳定性实验测量需求,二是降低仿真过程中的计算量,加快失谐模式寻优过程。最后,采用具有NASA-Rotor37叶型的叶盘作为研究对象,在多种失谐模式和失谐强度下验证了上述理论的正确性。结果表明:解析表达式误差小于0.1%;预测方法对稳定边界有一定的高估且误差在5%以内,对于总体影响规律的预测与精确解一致。

关键词：叶盘人为失谐气弹稳定性模态投影定量分析

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动力学参数对倾转旋翼机气弹稳定性的影响

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南京航空航天大学学报 2011年第1期43卷 7-12页

作者：薛立鹏张呈林南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

在建立倾转旋翼机飞机模式和直升机模式下的旋翼/短舱/机翼系统耦合气弹动力学分析模型的基础上,分析了倾转旋翼、机翼动力学参数对倾转旋翼机气弹稳定性的影响,得到了不同动力学参数对前飞时回转颤振速度和悬停时模态阻尼的影响曲线,... 详细信息

在建立倾转旋翼机飞机模式和直升机模式下的旋翼/短舱/机翼系统耦合气弹动力学分析模型的基础上,分析了倾转旋翼、机翼动力学参数对倾转旋翼机气弹稳定性的影响,得到了不同动力学参数对前飞时回转颤振速度和悬停时模态阻尼的影响曲线,对于倾转旋翼机动力学设计具有理论指导意义。

关键词：倾转旋翼机动力学气弹稳定性回转颤振模态阻尼

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静子尾迹对转子叶片气弹稳定性的影响

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航空动力学报 2018年第9期33卷 2219-2227页

作者：张小博王延荣蒋向华北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

基于相位延迟方法,发展了一种可考虑前排静子尾迹对转子叶片气弹稳定性影响的能量法,并利用时间推进法对该方法进行了验证。对比分析了叶片不同模态和叶间相位角下,尾迹对转子叶片气动阻尼的影响。结果表明:尾迹对转子叶片气弹稳定性的... 详细信息

基于相位延迟方法,发展了一种可考虑前排静子尾迹对转子叶片气弹稳定性影响的能量法,并利用时间推进法对该方法进行了验证。对比分析了叶片不同模态和叶间相位角下,尾迹对转子叶片气动阻尼的影响。结果表明:尾迹对转子叶片气弹稳定性的影响显著,所发展的方法可准确、高效地对其进行模拟。与一阶扭转模态相比,尾迹对转子叶片一阶弯曲模态的气动阻尼影响更大;在不同叶间相位角下,尾迹使一阶弯曲模态的低气动阻尼进一步降低,使高气动阻尼有所增大,而对于一阶扭转模态,其影响则相反。

关键词：叶轮机械气弹稳定性尾迹模态振型叶间相位角

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频率失谐对跨声速压气机气弹稳定性的影响

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推进技术 2015年第4期36卷 587-594页

作者：杨晓东侯安平李漫露周盛北京航空航天大学能源与动力工程学院/航空发动机气动热力国家重点实验室北京100191

为了深入理解频率失谐对跨声速压气机气弹稳定性的影响，基于能量法建立了跨声速颤振实验转子的全周气动阻尼计算模型，数值分析了转子叶片频率交替失谐、随机失谐以及线性失谐对其气弹稳定性的影响。数值计算了该转子的气动性能，颤振... 详细信息

为了深入理解频率失谐对跨声速压气机气弹稳定性的影响，基于能量法建立了跨声速颤振实验转子的全周气动阻尼计算模型，数值分析了转子叶片频率交替失谐、随机失谐以及线性失谐对其气弹稳定性的影响。数值计算了该转子的气动性能，颤振边界和叶片模态，其结果和实验数据吻合较好；研究不同模态、不同叶片间相位角条件下谐调转子的气动阻尼，结果表明叶片间相位角对叶片气动阻尼均有较大的影响，尤其在一弯模态下，叶片气动阻尼对叶片间相位角最敏感；对该转子所有叶片的平均气动阻尼而言，失谐的存在弱化了叶片间相角对叶片气动阻尼的影响，显著提高了该转子最不稳定状态的平均阻尼达到7-11倍，反之使其最稳定状态的平均阻尼降低约50%；失谐转子中不同叶片的气动阻尼表现出显著差异，其受叶片局部失谐模式及失谐量的影响较大。

关键词：频率失谐气弹稳定性颤振能量法气动阻尼叶片间相角

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基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性数值研究

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推进技术 2024年第5期45卷 187-196页

作者：苏国征孙丹李玉王志任国哲沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室辽宁沈阳110136 沈阳航空航天大学沈阳市透平机械先进密封技术重点实验室辽宁沈阳110136

针对航空发动机篦齿封严环气弹稳定性问题,采用基于三维插值及非定常动网格技术的能量法,建立了篦齿封严环气弹稳定性数值求解模型。在验证数值方法准确性的基础上,研究了供气压力、转速和进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响,分析了... 详细信息

针对航空发动机篦齿封严环气弹稳定性问题,采用基于三维插值及非定常动网格技术的能量法,建立了篦齿封严环气弹稳定性数值求解模型。在验证数值方法准确性的基础上,研究了供气压力、转速和进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响,分析了篦齿封严环气动力、气动功分布特性,揭示了进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响机理。研究表明:在本文研究中,外篦齿封严环相对于内篦齿封严环更易发生气弹失稳;随供气压力增加,外篦齿封严环气弹稳定性呈现降低趋势,当供气压力为0.55 MPa和0.7 MPa时,外篦齿封严环存在气弹失稳的风险;转速2000 r/min和4000 r/min相对于6000 r/min具有更大的气弹失稳风险。相比于360°圆周进气,90°圆周进气的外篦齿封严环气动力存在相互抵消的耦合作用,所以90°圆周进气的外篦齿封严环具有较高的气弹稳定性。篦齿封严环在发生气弹失稳时,齿腔底部做功占总气动功百分比会显著增加,故在进行结构优化时,可改变齿腔底部的结构参数以对篦齿封严环气弹稳定性进行改善。

关键词：篦齿封严环气弹稳定性能量法进气畸变气动功

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篦齿封严结构气弹稳定性数值分析

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航空动力学报 2018年第5期33卷 1144-1150页

作者：王能茂王延荣田爱梅北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191 北京航空航天大学宇航学院北京100191

针对航空发动机中篦齿封严装置的气弹稳定性问题,用所发展的气弹稳定性分析的能量法,考查了两种不同的篦齿封严结构模型的颤振特性,对比分析了在不同节径振动下的气动功分布和模态气动阻尼比。结果表明:能量法可以用于预测篦齿封严结构... 详细信息

针对航空发动机中篦齿封严装置的气弹稳定性问题,用所发展的气弹稳定性分析的能量法,考查了两种不同的篦齿封严结构模型的颤振特性,对比分析了在不同节径振动下的气动功分布和模态气动阻尼比。结果表明:能量法可以用于预测篦齿封严结构的气弹稳定性,通过数值计算给出了改进前后篦齿封严结构低阶振动模态的气动功和模态气动阻尼比,改进后的篦齿结构在2节径振型下不再发生颤振,说明改进后的结构比改进前的气弹稳定性更好。

关键词：篦齿封严振动气弹稳定性模态气动阻尼比能量法

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