Efectos del paso asimétrico de las palas en la reducción de la respuesta forzada de bajo orden del motor en una etapa de turbina
Autores: Zheng, Yun; Jin, Xiubo; Yang, Hui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Efectos del paso asimétrico de las palas en la reducción de la respuesta forzada de bajo orden del motor en una etapa de turbina
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Pitch de palas asimétrico
Respuesta forzada
Palas del rotor aguas abajo
Excitación LEO
Configuración asimétrica
Estela de palas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
El paso asimétrico de las palas es una técnica clave para suprimir la respuesta forzada de las palas del rotor aguas abajo. Para abordar el problema de la excitación de bajo orden de motor (LEO) con alta amplitud bajo una configuración asimétrica (disposición mitad y mitad) ampliamente reconocida en la literatura anterior, primero aplicamos el código de dinámica de fluidos computacional interno Hybrid Grid Aeroelasticity Environment para realizar simulaciones de aeroelasticidad no estacionarias de todo el anillo de la etapa de la turbina, comparando la respuesta de resonancia de las palas del rotor en diferentes configuraciones asimétricas y analizando el campo de flujo en la salida de la pala, así como la fuerza de excitación, la fuerza modal y la amplitud vibracional máxima en las palas del rotor. En segundo lugar, revelamos que el campo potencial de la fila de palas es la principal fuente de la excitación LEO causada por la configuración asimétrica en las palas del rotor, la estela de la pala y el campo potencial determinan conjuntamente la fuerza de excitación LEO de las palas del rotor, y la diferencia de paso de la pala se puede utilizar para regular la fuerza de la excitación LEO. Finalmente, basándonos en una comprensión profunda de la física del flujo bajo una configuración asimétrica, se propone una configuración asimétrica más preferible y efectiva (disposición no mitad de dos segmentos). Nuestros hallazgos demuestran que, con la configuración asimétrica propuesta, la amplitud de la frecuencia de paso de la pala se redujo en un 48.32% en comparación con la configuración uniforme; además, la amplitud vibracional máxima de la respuesta de tres diámetros nodales de la pala del rotor en el cruce de tres órdenes de motor disminuyó en un 45.49% en comparación con la disposición mitad y mitad. La disposición no mitad de dos segmentos también mejora significativamente la disposición mitad y mitad en términos de rendimiento aerodinámico. Los resultados presentados en este artículo proporcionan una buena base teórica para reducir la vibración de las palas aplicando el paso asimétrico de las palas en la práctica de ingeniería.
Descripción
El paso asimétrico de las palas es una técnica clave para suprimir la respuesta forzada de las palas del rotor aguas abajo. Para abordar el problema de la excitación de bajo orden de motor (LEO) con alta amplitud bajo una configuración asimétrica (disposición mitad y mitad) ampliamente reconocida en la literatura anterior, primero aplicamos el código de dinámica de fluidos computacional interno Hybrid Grid Aeroelasticity Environment para realizar simulaciones de aeroelasticidad no estacionarias de todo el anillo de la etapa de la turbina, comparando la respuesta de resonancia de las palas del rotor en diferentes configuraciones asimétricas y analizando el campo de flujo en la salida de la pala, así como la fuerza de excitación, la fuerza modal y la amplitud vibracional máxima en las palas del rotor. En segundo lugar, revelamos que el campo potencial de la fila de palas es la principal fuente de la excitación LEO causada por la configuración asimétrica en las palas del rotor, la estela de la pala y el campo potencial determinan conjuntamente la fuerza de excitación LEO de las palas del rotor, y la diferencia de paso de la pala se puede utilizar para regular la fuerza de la excitación LEO. Finalmente, basándonos en una comprensión profunda de la física del flujo bajo una configuración asimétrica, se propone una configuración asimétrica más preferible y efectiva (disposición no mitad de dos segmentos). Nuestros hallazgos demuestran que, con la configuración asimétrica propuesta, la amplitud de la frecuencia de paso de la pala se redujo en un 48.32% en comparación con la configuración uniforme; además, la amplitud vibracional máxima de la respuesta de tres diámetros nodales de la pala del rotor en el cruce de tres órdenes de motor disminuyó en un 45.49% en comparación con la disposición mitad y mitad. La disposición no mitad de dos segmentos también mejora significativamente la disposición mitad y mitad en términos de rendimiento aerodinámico. Los resultados presentados en este artículo proporcionan una buena base teórica para reducir la vibración de las palas aplicando el paso asimétrico de las palas en la práctica de ingeniería.