带缘板阻尼结构转子叶片振动特性的影响参数分析

针对转子叶片缘板阻尼结构设计需求。根据简化模型定性分析了缘板阻尼结构接触作用对刚度和阻尼带来的非线性影响;采用考虑正压力的分布形式和局部滑移现象的分布式摩擦力学模型,通过数值计算叶片非线性振动响应,获得了缘板阻尼结构关键参数对叶片振动特性的影响规律。研究结果表明:阻尼块质量是缘板阻尼结构设计的最关键参数,应根据最佳压紧力值确定阻尼块质量。

叶片缘板阻尼结构阻尼效果分析

基于谐波平衡法,分别通过理论分析和有限元数值仿真分析对某涡轮叶片缘板阻尼结构进行了阻尼效果分析,并与试验结果进行了对比,两者吻合性较好。研究发现叶片频率随着阻尼块离心力的增大呈非线性增大,但叶片振型基本不变;叶片最大振动应力出现在伸根处进气端;阻尼块起到了明显的阻尼效果,且在高量值激励下,阻尼块起到的阻尼效果更加明显。

叶片缘板阻尼结构参数敏感特性分析

针对某型船用燃气轮机高压涡轮叶片的缘板阻尼结构设计问题,开展阻尼结构参数敏感性分析。基于整体-局部统一滑动理论建立叶片-阻尼单接触对摩擦模型,采用谐波平衡法和能量法将非线性摩擦力等效线性化;考虑激振力相位差,迭代求解振动微分方程以获得叶尖幅值响应,找出影响阻尼减振效果的关键参数,分辨具有高敏感度的独立变量,获取阻尼结构初步设计方案。结果表明:缘板阻尼器的质量与刚度、阻尼选材及接触面宽度均属于高敏感度参数;阻尼器所受离心力与激振力幅值之比可作为结构设计过程中的独立变量;计算得到阻尼器设计质量在1.18~3.95 g之间,阻尼器轴向设计长度为31.2 mm。

转子叶片缘板阻尼结构设计方法

根据工程应用需求,从工程设计人员角度出发,阐明了结构设计参数、接触参数和动力学参数之间的相互影响关系。进一步建立了缘板阻尼结构的设计流程和优化方法,并给出了结构设计合理性的评估参数。某薄片式缘板阻尼结构的优化结果表明:通过优化缘板阻尼结构截面形状,可改善接触面应力的均匀程度,提高实际有效接触面积,实现在多个停留转速工况下更好的贴合状态,从而起到更好的振动抑制效果。

接触摩擦力对叶片减振能力的影响

在频域内利用谐波平衡法,分别通过理论分析和有限元分析方法对某涡轮叶片缘板-阻尼结构进行了减振效果分析,并就接触摩擦力对叶片减振能力的影响进行了进一步探索。研究发现带阻尼装置叶片由于阻尼块附加质量作用,对叶片有明显的避振作用,并也起到了一定的减振作用,但对叶片振动响应耗能影响最大的是叶片缘板-阻尼装置接触面的非线性摩擦力,且摩擦系数较小时叶片减振效果对其变化更敏感一些。另外从分析方法探索中发现,含接触等非线性问题的结构,忽略接触特性进行振动响应分析具有较大的偏差性。这些研究结论和研究方法可为阻尼结构的设计提供一定的参考。