МОДЕЛЮВАННЯ ВЛАСНИХ КОЛИВАНЬ ДВОРЯДНОЇ РОБОЧОЇ ЛОПАТКИ ВЕНТИЛЯТОРА

Authors

  • Антон Валерійович Балалаєв
  • Катерина Вікторівна Дорошенко
  • Юрій Матвійович Терещенко

DOI:

https://doi.org/10.18372/0370-2197.4(89).15012

Keywords:

вентилятор, власні коливання, власні форми коливань, робоче колесо, дворядна лопатка, перегородки, жорсткість

Abstract

Застосування дворядної конструкції лопаткових вінців в осьових вентиляторах і компресорах авіаційних двигунів дозволяє збільшити ступінь підвищення тиску. Цей ефект заснований на збільшенні кута повороту потоку в міжлопатковому каналі і пасивного управління прикордонним шаром. Дослідження, спрямовані на вивчення характеристик дворядних лопаткових вінців є актуальними. Однак особливої уваги потребує вивчення питань забезпечення міцності і надійності дворядних робочих коліс. Одним із можливих методів забезпечення жорсткості є застосування полок (перегородок) між лопатками першого і другого ряду, особливо для лопаток з великим подовженням. Метою роботи є оцінка спектра форм власних коливання дворядного робочого колеса осьового вентилятора з перегородками між лопаткою першого і другого ряду. В якості об’єкта дослідження обрано осьовий вентилятор двоконтурного турбореактивного двигуна з дворядними лопатками. Дослідження проводились методом чисельного моделювання. Для досягнення поставленої мети було побудовано твердотільні моделі досліджуваних лопаток: дворядна лопатка без перегородок, дворядна лопатка з однією перегородкою на відстані 50% висоти лопатки та дворядна лопатка з двома перегородками на відстані 50% та 75%. Для отримання спектру власних частот коливань було побудована розрахункова сітка досліджуваних дворядних лопаток, яка мала приблизно 28 тис. вузлів (95 тис. елементів). Отримані результати показали, що наявність перегородок в дворядній лопатці робочого колеса сприяє підвищенню значення частоти власних коливань, починаючи з першої форми. Аналіз візуалізації спектру власних форм коливань досліджуваних дворядних лопаток показує, що при застосуванні перегородок характер коливань та місце вузлових ліній суттєво змінюється, починаючи вже з другої форми власних коливань. Це можна пояснити тим, що при наявності перегородок дворядна лопатка виступає вже єдиною системою. Поряд тим, що жорсткість дворядних лопаток з перегородками підвищується, дворядні лопатки теж мають форми, де є пересікання лопатки першого і другого ряду. В подальшому планується отримати частотні діаграми для дворядних лопаток вентилятора.

Author Biographies

Антон Валерійович Балалаєв

асистент кафедри механіки Національного авіаційного університету

Катерина Вікторівна Дорошенко

д-р. техн. наук, доцент, професор кафедри авіаційних двигунів Національного авіаційного університету

Юрій Матвійович Терещенко

д-р. техн. наук, професор, завідувач кафедри авіаційних двигунів Національного авіаційного університету

References

Терещенко Ю.М. Аэродинамическое совершенствование лопаточных аппаратов компрессоров / Ю.М. Терещенко. – М.: Машиностроение, 1987. – 168с.

Tao Yuan Analysis of Flow Characteristic of Transonic Tandem Rotor Airfoil and Its Optimization / Yuan Tao, Yifei Wu , Xianjun Yu, Baojie Liu //Applied Science. – 2020. – 10. – 13 pages. doi:10.3390/app10165569

Alm-Eldien A. M. Performance Evaluation of the Tandem C4 Blades for Axial-Flow Compressors / A. M. Alm-Eldien, A. F. Abdel Gawad, G. Hafaz, M. G. Abd El Kreim // Amer-ican Journal of Aerospace Engineering. Special Issue: Hands-on Learning Technique for Mul-tidisciplinary Engineering Education. – 2015. – Vol. 2, No. 1. – P. 74-92. doi: 10.11648/j.ajae.s.20150201.17

Zhang Longxin A combination application of tandem blade and endwall boundary layer suction in a highly loaded aspirated compressor outlet vane / Longxin Zhang and Songtao Wang // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy – 2018. – Vol. 232, No. 1 – P. 129–143

Pan Ruochi Optimization Design and Analysis of Supersonic Tandem Rotor Blades / Ruochi Pan, Zhaoyun Song, Bo Liu // Energies – 2020. – Vol. 13, No. 3228. – P. 129–143. doi:10.3390/en13123228

Балалаєв А.В. Чисельне дослідження власних коливань дворядної робочої лопат-ки ступеня осьового компресора / А.В. Балалаєв, К.В. Дорошенко // Проблеми тертя та зношування – 2020. – № 3(88). – P. 109–116. doi: 10.18372/0370-2197.3(88).14924

Downloads

How to Cite

Балалаєв, А. В., Дорошенко, К. В., & Терещенко, Ю. М. (2020). МОДЕЛЮВАННЯ ВЛАСНИХ КОЛИВАНЬ ДВОРЯДНОЇ РОБОЧОЇ ЛОПАТКИ ВЕНТИЛЯТОРА. Problems of Friction and Wear, (4(89), 75–82. https://doi.org/10.18372/0370-2197.4(89).15012

Issue

No. 4(89) (2020)

Section

Проблеми тертя та зношування

License

The scientific journal adheres to the principles of Open Access and provides free, immediate, and permanent access to all published materials without financial, technical, or legal barriers for readers.

All articles are published in Open Access under the Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) license.

Copyright

Authors who publish their works in the journal “Electronics and control systems”:

  • retain the copyright to their publications;

  • grant the journal the right of first publication of the article;

  • agree to the distribution of their materials under the CC BY 4.0 license;

  • have the right to reuse, archive, and distribute their works (including in institutional and subject repositories), provided that proper reference is made to the original publication in the journal.