本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合的葉片氣動彈性分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：葉輪機氣動彈性力學是流固耦合問題的重要分支。流場作用在彈性結(jié)構(gòu)葉片上會產(chǎn)生氣動力,氣動力使得葉片振動產(chǎn)生變形,結(jié)構(gòu)的變形又會改變流場分布,從而產(chǎn)生新的作用力。當振幅不斷增加時,葉片就會產(chǎn)生顫振。 本文對平板葉柵進行氣動彈性穩(wěn)定性試驗研究,觀察到顫振過程,分析了葉片顫振時葉尖上方壁面處壓力脈動與葉片振動之間的關(guān)系。在對流固耦合原理和數(shù)值模擬求解過程進行詳細分析的基礎(chǔ)上,研究如何使用流體力學軟件CFX,結(jié)構(gòu)有限元分析軟件ANSYS和兩者間的耦合平臺進行流固耦合計算。并應(yīng)用這種方法對試驗用平板葉片進行氣動彈性數(shù)值模擬,得到葉片在不同來流速度下的位移響應(yīng)和壓力脈動響應(yīng),與試驗結(jié)果進行對比,說明了這種方法的可行性。應(yīng)用同樣方法研究了NACA0012直葉片的氣動彈性穩(wěn)定性,得到其關(guān)于攻角和來流馬赫數(shù)的顫振邊界,并得出以下結(jié)論:葉尖上方壁面處靜壓響應(yīng)與振動位移響應(yīng)的變化趨勢相同,并且壓力脈動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)測提供了一種新思路。最后,對壓氣機轉(zhuǎn)子葉片進行氣動彈性數(shù)值仿真模擬,分析了定常流場特性、葉片耦合振動特性和葉片的動應(yīng)力。 本文所得到的葉片流固耦合問題數(shù)值計算方法研究和數(shù)值分析的結(jié)果,對預(yù)測葉片顫振和葉片氣動彈性分析有參考價值。
【關(guān)鍵詞】：流固耦合 顫振 氣動彈性 振動模態(tài)
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：V211.47
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 論文研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究狀況12-14
• 1.3 本文主要研究工作14-15
• 第二章 流固耦合基本理論和計算方法15-26
• 2.1 流固耦合概述15-16
• 2.2 結(jié)構(gòu)動力學分析16-18
• 2.3 計算流體力學18-21
• 2.3.1 概述18
• 2.3.2 流體動力學控制方程18-19
• 2.3.3 控制方程的離散19
• 2.3.4 網(wǎng)格生成技術(shù)19-20
• 2.3.5 湍流模型20-21
• 2.3.6 CFD 計算過程21
• 2.4 流固耦合計算方法21-25
• 2.4.1 流固耦合界面邊界條件21-22
• 2.4.2 動網(wǎng)格模型22
• 2.4.3 網(wǎng)格插值和映射22-24
• 2.4.4 耦合計算數(shù)值模擬算法24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 平板葉片的氣動彈性穩(wěn)定性試驗研究26-33
• 3.1 研究內(nèi)容和目的26
• 3.2 葉片試驗?zāi)B(tài)分析26-27
• 3.3 動態(tài)信號采集與處理27-32
• 3.3.1 試驗臺27-28
• 3.3.2 試驗分析系統(tǒng)與傳感器布置28-29
• 3.3.3 信號采集與分析29-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 氣彈穩(wěn)定性數(shù)值仿真分析33-52
• 4.1 數(shù)值仿真方法33-35
• 4.1.1 流固耦合具體計算步驟33-34
• 4.1.2 時間步長的選擇34-35
• 4.1.3 ANSYS Workbench 介紹35
• 4.2 平板葉片計算分析35-41
• 4.2.1 建立CSD 模型35-37
• 4.2.2 建立CFD 模型37-38
• 4.2.3 計算結(jié)果分析38-41
• 4.3 NACA0012 葉片計算分析41-51
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)模型41-42
• 4.3.2 流場模型42-43
• 4.3.3 大攻角分離流動特性分析43-45
• 4.3.4 耦合參數(shù)設(shè)置45
• 4.3.5 計算結(jié)果分析45-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 轉(zhuǎn)子葉片氣動彈性數(shù)值模擬52-62
• 5.1 流場分析52-54
• 5.1.1 流場模型52-53
• 5.1.2 定常流場計算53-54
• 5.2 氣彈穩(wěn)定性分析54-60
• 5.2.1 葉片的CAD 建模54-55
• 5.2.2 結(jié)構(gòu)有限元模型55-56
• 5.2.3 耦合參數(shù)設(shè)置56
• 5.2.4 計算結(jié)果分析56-60
• 5.3 本章小結(jié)60-62
• 第六章 總結(jié)和展望62-63
• 6.1 總結(jié)62
• 6.2 工作展望62-63
• 參考文獻63-66
• 致謝66-67
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文67

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 唐智明,周盛;軸流壓氣機葉片堵塞顫振的數(shù)值預(yù)測[J];力學學報;1983年05期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡運聰;振動葉柵非定常流動數(shù)值模擬與葉片顫振分析[D];西北工業(yè)大學;2003年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 施永強;三維葉片顫振與葉片設(shè)計關(guān)聯(lián)性研究[D];西北工業(yè)大學;2006年

2 曾強;壓氣機轉(zhuǎn)子葉片流固耦合計算及軟件集成研究[D];南京航空航天大學;2006年

3 劉德民;基于流固耦合的水輪機振動的數(shù)值研究[D];西華大學;2008年

4 楊立國;北京地鐵軸流風機內(nèi)流場及葉片氣動彈性的數(shù)值模擬研究[D];北京交通大學;2007年

  本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合的葉片氣動彈性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：420201