ЧИСЕЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСНИХ КОЛИВАНЬ ДВОРЯДНОЇ РОБОЧОЇ ЛОПАТКИ СТУПЕНЯ ОСЬОВОГО КОМПРЕСОРА

Abstract

Одним з важливих питань двигунобудування є підвищення ефективності осьових компресорів. Застосування дворядних лопаткових вінців дозволяють покращити аеродинамічні характеристики компресорів. Проте залишається не до кінця вирішені питання, пов'язані з міцнісними характеристиками дворядних лопаткових вінців, в першу чергу з дослідженням власних коливань і власних форм коливань лопаток. Метою даної роботи є оцінка напірності ступеня осьового компресора з однорядним і еквівалентним дворядним робочим колесом, а також порівняння спектру форм власних коливань однорядної і еквівалентної дворядної робочої лопатки. В якості методу дослідження обрано чисельний експеримент. Для моделювання течії в ступенях осьового компресора використовувалася система рівнянь Нав'є-Стокса, яка замикалася моделлю турбулентної в'язкості SST. Для кожного окремого лопаткового вінця була побудована розрахункова область, що складалася з лопатки і міжлопаткового каналу. Розрахункова область для трьох лопаткових вінців мала близько 13млн. комірок. В якості робочого тіла було обрано повітря при нормальних атмосферних умовах. За результатами моделювання течії в ступенях отримані значення ступеня підвищення тиску. Аналіз отриманих результатів показує, що застосування дворядного РК дає можливість збільшити ступінь підвищення тиску в ступені компресора на 1,6…5,6% в розглянутих діапазонах відносної частоти обертання і значень коефіцієнту осьової швидкості. Робочі колеса компресорів відносяться до найбільш напружених елементів конструкції авіаційних газотурбінних двигунів. Досить суттєво загальну вібраційну напруженість підвищують коливання робочих лопаток і дисків. За допомогою чисельного експерименту отримано спектри власних частот і власних форм коливань однорядної і еквівалентної дворядної лопатки РК. Отримані дані показують, що спектр власних частот коливань однорядної і еквівалентної дворядної лопаток суттєво відрізняється. Отримані дані необхідно враховувати при проектуванні компресорів з дворядними РК. Існують власні форми коливань дворядної лопатки, де відбувається пересікання лопаток першого і другого ряду.