Викладено результати досліджень з визначення впливу особливостей поличного бандажного зв'язку лопаток на статичний і динамічний напружений стан лопаткового апарату турбомашини. Запропоновано тривимірні скінченно-елементні моделі лопаток, бандажного зв'язку, пакету лопаток та їх вінця. Проведено комплекс обчислювальних експериментів з визначення впливу особливостей контактної взаємодії бандажних полиць на статичний на динамічний напружений стан робочих лопаток та їх систем з урахуванням характерних технологічних та експлуатаційних факторів. Встановлено закономірності формування спектру власних і характеристик вимушених коливань вінців і пакетів бандажованих лопаток турбін з урахуванням впливу умов контактної взаємодії лопаток по бандажних полицях і реальних експлуатаційних факторів.

  Скачати повний текст

Класифіковано методи прогнозування аеропружних характеристик лопаткових апаратів турбомашин. Наведено нестаціонарний маршовий метод і числовий аналіз аеропружного стану коливного лопаткового вінця у тривимірному трансзвуковому потоці, які грунтуються на розв'язанні зв'язаної задачі аеродинаміки та пружних коливань. Течія ідеального газу крізь багатоканальний вінець описується нестаціонарними рівняннями Ейлера, що інтегруються на рухомих сітках з використанням явної скінченно-об'ємної різницевої схеми Годунова - Голгана з другим порядком апроксимації. Динамічний аналіз використовує модальний підхід та тривимірну скінченноелементну модель лопатки. Порівняння теоретичних та експериментальних результатів для стандартних конфігурацій компресорних і турбінних граток показало якісне та кількісне задовільне співставлення.Отримано необхідні та достатні умови виникнення самозбудних коливань або автоколивань. За результатами розрахунків визначено, що самозбудження власних форм коливань відбуватиметься за умов негативного аеродемпфування за стартового режиму, близькості частоти власних коливань до частоти кінематичних коливань та кількості енергії, що підводиться від основного потоку до вібруючої лопатки, яка має бути сумірною з кінетичною енергією лопатки у стартовому режимі (вплив наведеної маси).

  Скачати повний текст

Удосконалено метод числового розв'язання задачі про власні коливання лопаткового апарата, що враховує його особливості як системи з ідентичними елементами під час побудови матриць мас та жорсткості, які мають специфічну блочну структуру. Розроблено метод модального аналізу власних коливань пакетів лопаток на основі динамічних характеристик окремої лопатки. Описано математичні моделі пакетів лопаток, що дозволяє ураховувати можливість проковзування поверхонь контакту бандажних полиць. Досліджено розподілення та визначено зони локалізації тривимірних полів інтенсивностей напружень пакетів лопаток з різними умовами контакту по гранях бандажних полиць. Виявлено якісні залежності впливу конструкційних особливостей пакетів лопаток на частоти власних коливань.

  Скачати повний текст

Проведено числовий аналіз аеропружної поведінки вінця турбомашини, що базується на моделюванні течії в'язкого газу й енергетичному методі визначення зон нестабільності коливань лопаток і передбачає коливання лопаток за однією із власних форм і відповідної власної частоти з постійним міжлопатковим фазовим кутом і подальшим визначенням роботи аеродинамічних сил. Інтегрування рівнянь Нав'є-Стокса, осереднених за Рейнольдсом, здійснюється за допомогою розробленої явної числової схеми, що базується на модифікованій схемі Годунова з використанням рухомих розрахункових сіток довільної конфігурації. Наведено результати дослідження аеропружної поведінки робочого колеса останньої ступені потужної парової турбіни з відносно довгими лопатками. Дослідження проведено для трьох різних режимів роботи турбіни (одного розрахункового та двох нерозрахункових), окремо для ідеального та в'язкого газу. Визначено аеропружні характеристики лопаткового апарата для кожної власної форми коливань лопатки та заданого міжлопаткового фазового кута.

  Скачати повний текст