Аэроупругое поведение лопаточного венца турбины в трехмерном потоке вязкого газа
Ключевые слова:
аэроупругое поведение, вязкий поток, лопаточный венец, автоколебания, связанная задача, нестационарное нагружениеАннотация
В данной статье представлены результаты численного анализа аэроупругого поведения колеблющегося лопаточного венца турбинной ступени в трехмерном потоке вязкого газа с учетом неравномерного распределения давления в окружном направлении за лопаточным венцом. Численный метод основан на решении связанной задачи нестационарной аэродинамики и упругих колебаний лопаток в нестационарном пространственном потоке газа через лопаточный венец последней ступени осевой турбины. Трехмерный поток вязкого газа через турбинную ступень с периодичностью на полной окружности описывается нестационарными уравнениями Навье-Стокса в форме законов сохранения, которые интегрируются с использованием явной монотонной конечно-объемной разностной схемы Годунова-Колгана и деформируемой гибридной H-O сетки. Динамический анализ использует модальный подход и трехмерный метод конечных элементов. В результате исследования показано, что неравномерное распределение давления в окружном направлении влияет на нестационарные нагрузки и режимы колебаний лопаток. Представленный метод решения связанной аэроупругой задачи позволяет прогнозировать амплитудно-частотный спектр колебаний лопаток в потоке газа, включая вынужденные колебания и самовозбуждающиеся (флаттер или автоколебания).Библиографические ссылки
Gnesin, V., Rzadkowski, R., Kolodyazhnaya, L. (2001, September). Coupled Fluid-Structure Problem for 3D Transonic Flow Through a Turbine Stage with Oscillating Blades. Rroc. Of 5th Intern. Symp. On Exper. and Comput. Aerothermodynamic of Internal Flows, (pp. 275–284),Gdansk,Poland.
Baldwin, B., Lomax, H. (1978). Thin layer approximation and algebraic model for separated turbulent flow. AIAA Paper 78–0257, pp. 1−45.
Gnesin, V., Rzadkowski, R., Kolodyazhnaya, L. (2010). Numerical Modelling of fluid–structure interaction in a turbine stage for 3D viscous flow in nominal and off−design regimes. Proc. of ASME, TURBO-EXPO 2010, GT2010−23779,Glasgow,UK, pp. 1−9.
Gnesin, V. I., Kolodyazhnaya, L. V. (1999). Numerical Modelling of Aeroelastic Behaviour for Oscillating Turbine Blade Row in 3D Transonic Ideal Flow. J. Problems in Mash.Eng., Vol. 1, No. 2, pp. 65–76.
Gnesin, V. I., Kolodyazhnaya, L. V. Rzadkowski, R. (2004). A numerical modeling of stator-rotor interaction in a turbine stage with oscillating blades. J. of Fluid and Structure, No. 19, pp. 1141–1153.
Rzadkowski, R., Gnesin, V. I., Kolodyazhnaya, L. V. (2015, September). Rotor Blade Flutter in Last Stage of LP Steam Turbine. Proc.of the 14th Intern. Symposium on Unsteady Aerodynamics, Aeroacoustics & Aeroelasticity of Turbomachines ISUAAAT14 I14-S1-4, (pp. 1–6),Stockholm,Sweden.
Gnesin, V. I., Kolodyazhnaya, L. V. Aeroelastic Phenomena in Turbomachines. Aerodynamics and Aeroacoustics: Problems and Perspectives, 2009, No. 3, pp. 53–62 (in Russian).
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2018 V. I. Gnesin, L. V. Kolodiazhnaya, R. Rzadkowski
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).
