МОДЕЛЮВАННЯ ВЛАСНИХ КОЛИВАНЬ ДВОРЯДНОЇ РОБОЧОЇ ЛОПАТКИ ВЕНТИЛЯТОРА
DOI:
https://doi.org/10.18372/0370-2197.4(89).15012Keywords:
вентилятор, власні коливання, власні форми коливань, робоче колесо, дворядна лопатка, перегородки, жорсткістьAbstract
Застосування дворядної конструкції лопаткових вінців в осьових вентиляторах і компресорах авіаційних двигунів дозволяє збільшити ступінь підвищення тиску. Цей ефект заснований на збільшенні кута повороту потоку в міжлопатковому каналі і пасивного управління прикордонним шаром. Дослідження, спрямовані на вивчення характеристик дворядних лопаткових вінців є актуальними. Однак особливої уваги потребує вивчення питань забезпечення міцності і надійності дворядних робочих коліс. Одним із можливих методів забезпечення жорсткості є застосування полок (перегородок) між лопатками першого і другого ряду, особливо для лопаток з великим подовженням. Метою роботи є оцінка спектра форм власних коливання дворядного робочого колеса осьового вентилятора з перегородками між лопаткою першого і другого ряду. В якості об’єкта дослідження обрано осьовий вентилятор двоконтурного турбореактивного двигуна з дворядними лопатками. Дослідження проводились методом чисельного моделювання. Для досягнення поставленої мети було побудовано твердотільні моделі досліджуваних лопаток: дворядна лопатка без перегородок, дворядна лопатка з однією перегородкою на відстані 50% висоти лопатки та дворядна лопатка з двома перегородками на відстані 50% та 75%. Для отримання спектру власних частот коливань було побудована розрахункова сітка досліджуваних дворядних лопаток, яка мала приблизно 28 тис. вузлів (95 тис. елементів). Отримані результати показали, що наявність перегородок в дворядній лопатці робочого колеса сприяє підвищенню значення частоти власних коливань, починаючи з першої форми. Аналіз візуалізації спектру власних форм коливань досліджуваних дворядних лопаток показує, що при застосуванні перегородок характер коливань та місце вузлових ліній суттєво змінюється, починаючи вже з другої форми власних коливань. Це можна пояснити тим, що при наявності перегородок дворядна лопатка виступає вже єдиною системою. Поряд тим, що жорсткість дворядних лопаток з перегородками підвищується, дворядні лопатки теж мають форми, де є пересікання лопатки першого і другого ряду. В подальшому планується отримати частотні діаграми для дворядних лопаток вентилятора.
References
Терещенко Ю.М. Аэродинамическое совершенствование лопаточных аппаратов компрессоров / Ю.М. Терещенко. – М.: Машиностроение, 1987. – 168с.
Tao Yuan Analysis of Flow Characteristic of Transonic Tandem Rotor Airfoil and Its Optimization / Yuan Tao, Yifei Wu , Xianjun Yu, Baojie Liu //Applied Science. – 2020. – 10. – 13 pages. doi:10.3390/app10165569
Alm-Eldien A. M. Performance Evaluation of the Tandem C4 Blades for Axial-Flow Compressors / A. M. Alm-Eldien, A. F. Abdel Gawad, G. Hafaz, M. G. Abd El Kreim // Amer-ican Journal of Aerospace Engineering. Special Issue: Hands-on Learning Technique for Mul-tidisciplinary Engineering Education. – 2015. – Vol. 2, No. 1. – P. 74-92. doi: 10.11648/j.ajae.s.20150201.17
Zhang Longxin A combination application of tandem blade and endwall boundary layer suction in a highly loaded aspirated compressor outlet vane / Longxin Zhang and Songtao Wang // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy – 2018. – Vol. 232, No. 1 – P. 129–143
Pan Ruochi Optimization Design and Analysis of Supersonic Tandem Rotor Blades / Ruochi Pan, Zhaoyun Song, Bo Liu // Energies – 2020. – Vol. 13, No. 3228. – P. 129–143. doi:10.3390/en13123228
Балалаєв А.В. Чисельне дослідження власних коливань дворядної робочої лопат-ки ступеня осьового компресора / А.В. Балалаєв, К.В. Дорошенко // Проблеми тертя та зношування – 2020. – № 3(88). – P. 109–116. doi: 10.18372/0370-2197.3(88).14924
