Введение к работе
Актуальность работы
В настоящее время основным способом определения устойчивости двигателя к флаттеру на рабочих режимах его работы является эксперимент. При таком подходе много сил, средств и времени занимает доводка двигателя. В этой связи возникает необходимость создания гораздо менее дорогостоящих методов прогнозирования флаттера с помощью математического моделирования нестационарных процессов в двигателе.
Не менее остра потребность в расчетных методах определения уровня нестационарных напряжений в элементах турбомашин при обтекании их изменяющимся во времени потоком газа. Основной причиной возникновения этих сил является неоднородность набегающего потока. Они появляются, например, при работе двигателя вблизи поверхности земли, при полете в турбулентной атмосфере, при порывах ветра или вследствие наличия вязких следов, сходящих с задних кромок лопаток, расположенных выше по потоку. Особенно большое значение при проектировании и доводке двигателя могут иметь расчетные методы определения уровня вибронапряжений на частоте следования лопаток, обусловленные последним из перечисленных выше типов неоднородности.
Высокая энерговооруженность современной авиации делает ее одним из наиболее мощных источников шума. Борьба с вредным воздействием шума на человека и окружающую среду, а также успешное решение проблемы акустической усталости конструкции невозможны без детального изучения процессов генерации и распространения звука. Решение этих задач важно также для поддержания конкурентоспособности отечественных пассажирских самолетов на международном рынке.
Цель работы
1. Разработка быстрых оценочных методов расчета нестационар
ных аэродинамических характеристик лопаточного венца, обусловлен
ных колебаниями лопаток венца или воздействием на него приходящих
извне вихревых неоднородностей потока на дозвуковых, сверхзвуковых
и трансзвуковых (по высоте лопатки) режимах обтекания.
2. Разработка метода расчета нестационарного дозвукового обтека
ния двух взаимновращающихся пространственных венцов.
Научная новизна
На основе метода, предложенного М. Намба, создан эффективк алгоритм и программа расчета трехмерных нестационарных сжим; мых течений на дозвуковом режиме обтекания кольцевого лопаточнс венца. При этом получен строгий вывод граничной интегральной фі мулы.
Предложен новый метод выделения сингулярной части ядра ин грального уравнения. С его помощью разработан эффективный ал ритм расчета трехмерных нестационарных течений на сверх- и тра звуковых (по высоте лопатки) режимах обтекания кольцевого лопат ного венца.
Разработан метод и программа расчета нестационарного аэроди мического взаимодействия двух кольцевых лопаточных венцов, враг ющихся друг относительно друга в дозвуковом потоке. Дано авали' ческое решение модельной пространственной задачи, иллюстрируюю механизм трехмерного следового воздействия первого венца на втор
Практическое значение работы
Разработаны программы, позволяющие проводить быстрые оцеї нестадионарных нагрузок и акустических полей в одиночном венц ступени, состоящей из двух венцов, которые могут быть включеш програмний комплекс для определения устойчивости двигателя к фл теру еще на этапе проектирования и доводки, а также для определеї уровня вибронапряжений и расчета тонального шума, генерируем компрессором или вентилятором двигателя.
На защиту выносится
1. Метод расчета нестационарных нагрузок и акустических по
при дозвуковом обтекании вращающегося кольцевого лопаточного в
ца тонких слабонагруженных лопаток.
-
Метод интегральных уравнений для расчета нестационарных родинамических характеристик вращающегося кольцевого лопаточв венца на сверх- и трансзвуковых (по высоте лопатки) режимах обтс-ния.
-
Метод расчета нестационарных аэродинамических характерне двух кольцевых лопаточных венцов тонких слабонагруженных лопа
при их вращении друг относительно друга в дозвуковом потоке газа.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на VI Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике, на Харьковской Республиканской научно - технической конференции, на XI и XII Всесоюзных конференциях по аэроупругости турбомашин, на V Международной конференции по нестационарной аэродинамике и аэроупругости турбомашин и пропеллеров, а также на семинарах академика Г.Г. Черного и профессора А.Н. Крайко.
Структура и объем диссертации