无导叶对转涡轮存在非均匀叶尖间隙时的稳定性研究

轴流燃气涡轮运转时，如果存在周向非均匀叶尖间隙，将会产生一个失稳气流激振力作用于转子，这在一定条件下会严重影响涡轮的稳定性。而无导叶对转涡轮是一项应用于航空发动机的先进技术，具有重要的国防意义。本项目以无导叶对转涡轮为对象，分析其存在非均匀叶尖间隙时的稳定性问题。研究中，拟完善单级涡轮气流激振力的分析方法，并将其拓展应用于无导叶对转涡轮系统，求得对转涡轮的流场分布，建立气流激振力模型；再构建无导叶对转涡轮的转子动力学模型，将其与气流激振力模型耦合，应用数值方法分析对转涡轮的动力特性，讨论其稳定性问题。通过本项目研究，期望提出提高无导叶对转涡轮稳定性的方法，为我国航空对转涡轮发动机的设计研制提供理论基础和技术支持。

当轴流燃气涡轮存在周向非均匀叶尖间隙时，其转子将会受到一个失稳气流激振力，这在一定条件下会影响涡轮的稳定性。本项目以无导叶对转涡轮为对象，分析其存在非均匀叶尖间隙时的稳定性问题。.项目完成了计划的4个主要内容：. 1.研究比较了几种常用的气流激振力解析模型，并对2CAD模型进行了改进；. 2.分别针对单级高压涡轮和低压涡轮，建立非均匀流场的分析模型，得到各自的气流激振力；. 3.在轮盘半径尺度范畴内，完成了高压和低压涡轮级流场的耦合；. 4.考虑叶尖间隙的不均匀由两个转子的偏心涡动引起，结合无导叶对转涡轮的转子动力学模型与气流激振力模型，计算整个系统的动力特性，分析其稳定性。. 取得的主要成果总结如下：. 1.对气流激振力模型进行了简化和解析化，提高了编程和分析效率；. 2.首次提出多级涡轮气流激振力的分析模型，初步解决了多级涡轮非均匀流场的计算分析问题；. 3.首次将气流激振力与双转子动力学模型结合，完成了对转涡轮的气流激振力计算和稳定性预测。. 无导叶对转涡轮作为一项应用于航空发动机的先进技术，具有重要的国防意义。本项目有助于提高无导叶对转涡轮的性能，为涡轮的设计和故障诊断提供参考。