Abstract
The dynamic behavior of vibrating blades of an advanced high- bypass- ratio turbojet engine wide-chord fan under unsteady air loads has been researched. Unsteady air loads occur because of the flow around the impeller situated in the air inlet in the case of strong crosswind. These loads affect the blade dynamic behavior and could lead to increasing of the blade vibration amplitude and the stress in the blades. Blade dynamic behavior is investigated on the basis of 3D high-level gas-dynamic and finite-element models. The gas-dynamic model takes into account unsteady viscous 3D air flows. The strength model takes into account geometrical non-linearity and anisotropy of the composite material. The Cobra software package developed at CIAM and based on Godunov’s method is used for aerodynamic research and obtaining unsteady aerodynamic loads. The ANSYS package of finite-element analysis is used to solve the mechanical problem. The paper deals with both forced vibrations of a blade under given cyclic aerodynamic loads and vibrations with account for the fluid-structure interaction (FSI) of the structure and the flow of titanium and carbon-fiber-reinforced blades. The results of investigations have been compared. The differences between the results of solving the task of forced vibrations and vibrations with FSI, as well as the differences between the results obtained for blades of the same configuration but made of different materials are presented.
Highlights
С БОЛЬШОЙ СТЕПЕНЬЮ ДВУХКОНТУРНОСТИ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ ã 2015 Т
Расчёту нестационарного течения предшествовало решение промежуточной стационарной задачи интегрирования уравнений RANS с выходом на заданный расход с точностью не менее 0.1%, после чего параметры течения «размножались» для всех 18 межлопаточных каналов и на выходе каждого из них фиксировалось найденное из решения стационарной задачи радиальное распределение статического давления
Изменения радиальных напряжений в точке 1, в которой за всё время расчёта возникают максимальные напряжения, представлены на рис. 7
Summary
Рассмотрим решение задачи о вязком течении в расчётной области (рис. 2), содержащей рабочее колесо вентилятора с прилегающим участком проточной части, при заданных полных параметрах на входе, заданной скорости вращения РК и соответствующем этим условиям расходе воздуха, определяемым значением статического давления в выходном сечении. Рассмотрим решение задачи о вязком течении в расчётной области Расчёт ведётся в декартовой системе координат xyz, связанной с РК и вращающейся вместе с ним вокруг оси x , совпадающей с осью двигателя, и осями y и z , перпендикулярными к ней. 1 детально описаны используемые граничные условия для каждой из границ расчётной области. Расчёты выполнялись на вычислительной системе, имеющей в общей сложности 960 ядер в 32 узлах с оперативной памятью на узел 64 Гб. ПК Cobra позволяет решать 2D/3D стационарные и нестационарные задачи внешней и внутренней аэродинамики посредством численного интегрирования уравнений RANS (Reynolds Averaging Navier-Stocks equations) и URANS (Unsteady RANS equations) с использованием традиционных одно- и двухпараметрических моделей турбулентности (Spalart-Allmaras, к - e и SST ) на неподвижных и подвижных структурированных сетках
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
