跨声速风扇叶片的反扭设计研究

发展适合于叶轮机械风扇叶片反扭设计的流固耦合计算方法,综合考虑气动力和离心力对叶片变形的影响;以设计叶型为目标,预测冷态加工叶型并进行叶片的变形分析,比较变形后叶型和设计叶片的偏差并修正冷态叶型直到迭代收敛。在叶片变形分析中考虑了气动力随叶型变化的非线性作用,在每一时间步同步求解流体运动方程和叶片变形的控制方程并交换边界信息;流体域求解了时间精确的非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,以得到每一步由于叶片变形而引起的流场变化;叶片变形则由积分叶片表面受到的气动力并求解结构动动力学方程得到;流体域和固体域的信息交换采用了一种使用投影-形函数插值的新方法。采用该方法对NASAROTOR67风扇叶片进行反扭设计,得到冷态制造叶型和叶片扭转角随叶高的变化规律。

跨声速风扇叶片反扭影响因素研究

基于结构几何非线性大变形的静态分析和流场分析,使用叶片反扭设计的流固双向耦合的数值模拟方法,得到NASA Rotor67跨声速风扇叶片的冷态加工叶型。研究了材料、气动工况、转速对叶片静态变形和反扭设计参数的影响。结果表明:转速对叶片反扭的影响最显著,气动工况次之,材料的影响最弱;另外,这三种因素和叶片反扭的关系,与其和叶片静变形量的关系有较大相关性。