Разработка метода прогнозирования уровня вибронапряжений в лопатках газотурбинного двигателя

Авторы

Журавлев Р. В.^*, Диденко Р. А.^**, Лугинина Н. С.^***, Габов Д. В.^****

Объединенная двигателестроителъная корпорация «Сатурн», проспект Ленина, 163, Рыбинск, Ярославская область, 152903, Россия

*e-mail: romanz1989@gmail.com
**e-mail: roman.didenko@npo-saturn.ru
***e-mail: luginina_nata@mail.ru
****e-mail: gabov_dv@npo-saturn.int

Аннотация

При создании турбокомпрессоров важной задачей является прогнозирование вибронапряженности рабочих лопаток ещё на этапе проектирования, с целью минимизации рисков разрушения в работе, вследствие высокого уровня динамических напряжений, вызванных неравномерностью газового потока. На данный момент большинство существующих методов прогнозирования возможности резонанса в лопатках ГТД основано на эмпирическом опыте и некоторых допущениях. Для оптимизации процесса прогнозирования уровня вибронапряжений необходим более универсальный вычислительный метод, тесно связывающий газодинамику и прочность. Одним из таких методов является Fluid-Structure Interaction (FSI).
В данной работе разработана методика определения уровня вибронапряжений с применением программного комплекса ANSYS Workbenchv.14, а также выполнено сравнение экспериментальных данных с результатами, полученными вычислительным методом.

Ключевые слова

ГТД, вибронапряжение, Fluid-Structure Interaction (FSI), нестационарность, спектральный анализ, диаграмма Кэмпбелла, частотная диаграмма

Библиографический список

1. Августинович, В. Г. Численное моделирование нестационарных явлений в газотурбинных двигателях: Научное издание / В. Г. Августинович, Ю. Н. Шмотин и др. – М.: Машиностроение, 2005. – 536 с.
2. Кампсти, Н. Аэродинамика компрессоров [Текст]: Пер. с англ. – М.: Мир, 2000. – 688 с., ил.
3. Биргер, И.А.Динамика авиационных газотурбинных двигателей / Биргер И.А., Шорр Б.Ф. – М.: Машиностроение, 1981. – 232 с.
4. Dhopade, P. High-cycle fatigue of fan blades accounting for fluid-structure interaction / Dhopade, P., Neely, A.J., Young J., Shankar K. – Proceedings of the ASME Turbo Expo 2012, 17p.
5. Im, H. Simulation of non-synchronous blade bibration of an axial compressor using a fully coupled fluid/solid interaction / Im, H., Zha, G. – Proceedings of the ASMETurbo Expo 2012, 15 p.
6. Zhang, M. Analysis on flutter characteristics of transonic compressor blade row by a fluid-structure interaction coupled method / Zhang, M., Hou, A., Zhou, S., Yang, X. – Proceedings of the ASME Turbo Expo 2012, 20 p.
7. ANSYS CFX-Solver Modeling Guide. / ANSYS Inc.– ANSYS CFX Release 14.– 2011, 150 p.

Скачать статью