Способ исследования аэродинамической связности колебаний лопаток плоской решетки в аэродинамическом потоке

 

1. СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ СВЯЗНОСТИ КОЛЕБА НИЙ ЛОПАТОК ПЛОСКОЙ РЕШЕТКИ В АЭР ДИНАМИЧЕСКОМ ПОТОКЕ, по которому возбуждают колебания нескольких лопаток , измеряют амплитуды и фазы колебаний лопаток, срывают возбуждение ОДНОЙ из лопаток и регистрируют .затухание колебаний, отличающий с-я тем, что, с целью повышения точности и информативности исследования , все возбуждаемые .лопатки вывешивают на независимых подвесках , одновременно возбуждают колебания лопаток с заданными амплитудами и сдвигами фаз индивидуальными вибровозбудителями , после срыва возбуждения одной из лопаток регистрируют затухание колебаний этой лопатки при поддержании неизменными параметров колебаний соседних лопаток и по величине этого затухания определяют аэродинамическое демпфирование лопаток в составе плоской решетки.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВ)=ННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3434899/25-28 (22) 04 ° 05.82 (46) 15.10.83. Бюл. Р 38 (72) A. A. Каминер, A. Д. Лен, А. В. Перевозников и А. Г. Червоненко (71) Институт проблем прочности

AH Украинской ССР (53) 620.178.5(088.8) (56) 1 ° Сидоров А. A.; и др. Аэродемпфирование колебаний лопаток в реактивных решетках турбин. Известия

ВУЗов СССР— Энергетика, Минск, 1981, 9 б, с. 120-123.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 370491, кл. 6 01 М 9/00, 1971 (прототип). (54)(57.) 1. СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ

АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ СВЯЗНОСТИ КОЛЕБА НИЙ ЛОПАТОК ПЛОСКОЙ РЕШЕТКИ В АЭРО3(51) G 01 M 7/00, G 01 М 9/00

ДИНАМИЧЕСКОМ ПОТОКЕ, по которому возбуждают колебания нескольких лопаток, измеряют амплитуды и фазы колебаний лопаток, срывают возбуждение одной из лопаток и регистрируют .затухание колебаний, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повь1шения точности и информативности исследования, все возбуждаемые .лопатки вывешивают на независимых подвесках, одновременно возбуждают колебания лопаток с заданными амплитудами и сдвигами фаз индивидуальными вибровозбудителями, после срыва возбуждения одной из лопаток регистрируют затухание колебаний этой лопатки при поддержании неизменными парамет- I ров колебаний соседних лопаток и по величине этого затухания определяют аэродинамическое демпфирование лопаток в составе плоской решетки.

1048344

2!

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения достоверности определения нестационарного аэродинамического

Изобретение относится к испытательной технике, н частности к способам исследования аэродинамической связности колебаний лопаток плоской решетки в аэродинамическом потоке.

Известен способ исследования аэродинамической связности колебаний попаток плоской решетки н аэродинамическом потоке, заключающийся . 30 в возбуждении кслебаний, срыве воз- буждения и фиксации связных с не- подвижными лопатками решетки затухающих колебаний

Недостаткоы этого способа является неполное моделирование нестационарного аэродинамического взаимодействия, выражающееся, например, . н отсутстнии информации о сдвиге аз взаимных колебаний лопаток в ешетке.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ 25 исследования аэродинамической.связности колебаний лопаток плоской решетки в аэродинамическом потоке, по которому возбуждают колебания нескольких лопаток, измеряют азщлитуды 30 и фазы колебаний лопаток, срынают возбуждение одной из лопаток и ре, гистрируют затухание колебаний. При реализации этого способа на независимой подвеске вывешивают одну лопат- ку, возбуждают ее колебания и при установившемся режиме колебаний лопаток решетки срывают ее возбуждение.

При этом колебания другой лопатки возбуждаются на резонансном режиме путем аэродинамического втягивания 40 в совместные колебания с соседней лопаткой. На режиме максимальной амплитуды производят измерения амплитуд и фаз колебаний вывешенной лопат ки и соседних, по которым и опреде- 45 ляют параметры связных .колебаний.

Декремент определяют по записи затухающих колебаний при всех остальных фиксиронанных лопатках решетки. В итоге, по полученным соотношениям под- 50 считывают аэродинамические коэффици":енты влияния, определяющие аэродинамическую связность колебаний лопаток плоской решетки $2) . воздействия на лопатку, лопаткам ,сообщают колебания в виде возвратно- поступательных перемещений внутри решетки.

- Однако известный способ не позво.,ляет исследовать с требуемой точностью весь диапазон возможных нестационарных воздействий от связных колебаний лопаток, поскольку в реальных усло-. виях лопатки, составляющие решетку, могут колебаться с произвольным сдвиroM фаз.

Цель изобретения - повышение точности и информативности исследоваI ния.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу исследования аэродинамической связности коле- . баний лопаток плоской решетки в аэродинамическом. потоке, по которому возбуждают колебаний нескольких лопаток, измеряют амплитуды и фазы колебаний лопаток, срывают возбужденйе одной из лопаток и регистрируют за.тухание колебаний, все-возбуждаемые. лопатки вывешивают на независимых подвесках, одновременно возбуждают колебания лопаток с заданными.амплитудами и сдвигами фаз индивидуальными вибровозбудителями и после срыва возбуждения одной из лопаток регистрируют, затухание колебаний этой-лопатки при поддержании неизменными параметров колебаний соседних лопаток . и по величине этого затухания определяют аэродинамическое демпфирование лопатки в составе плоской решетки.

Для повышения достоверности определения нестационарного аэродинамйческого воздействия на лопатку лопат- кам сообщают колебания в виде возвратно-поступательных перемещений в нутри решетки.

Такой способ исследования аэродинамической связности колебаний лопаток плоской решетки в потоке позволяет получить значение нестационарных аэродинамических воздействий с высокой точностью даже при незначительной нестационарной связности лопатокг при больших значениях относительных лопаточных шагов в рещетке, малых значениях приведенной плотности газового потока, больших значениях чисел Струхаля, определенных по скорости набет ающего потока, малых значениях приведенной скорости потока и т.п. Высокая точность опре деления аэродинамического демпфиро1048344

Составитель В. Тарасов Редактор A. Долинич Техред:,С.Легеза Корректор A.Ïîâõ

ЙЬ

Заказ 7921/48 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ ГосударственногО комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вания лопаток в условиях малой нестационарной аэродинамической связности достигается предварительным возбуждением лопаток, т.е. возможностью вы- ° бора предварительного угла сдвига фаз и уровня амплитуд взаимодействияи поддержания неизменных колебаний соседних лопаток по отношению к исследуемой во время фиксирования ее, свободных .затухающих колебаний после мгновенного срыва возбуждения. Так, способ позволяет определить)граннцы нестационарной аэродинамической связ» ности, предшествующие режимам авто.— колебаний лопаток в плоской решетке (в частности, началу решеточного - 1S флаттера) ° При этом расширен диапазон определения нестационарного аэро. динамического воздействия за счет исследования влияния угла сдвига фаз колебаний лопагок, исследования вли- р() яния отношения амплитуд колебаний лопаток.

Система независимых упругих подвесок позволяет с высокой достовер ностью определить нестационарные аэро 5 динамические воздействия вследствие постоянства по высоте решетки ампли туд колебаний и за счет надежного выделения аэродинамического демпфирования из других видов демпфирования колебаний лопаток в решетке.

На чертеже представлена схема для . осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляется следуыцим образом.

Лопатки îñêîÀ решетки размещ ют 35 в проточной части аэродинамической трубы 1,причем группу лопаток 2 закрейляют в трубе 1, а несколько, например. пять„ лопаток 3 совместйо с индивидуальными вибровозбудителй .: 40 ми 4, предпочтительно электромагнит-. ными, на независимых подвесках 5.

Включают. аэродинамическую трубу 1 и выводят ее на установившийся режим с заданными по программе испытаний: 45 .параметрами газового потока и одно,временно регулируют толщину пограничного слоя на внутренних поверхностях .проточной части трубы в зоне установ

1ки лопаток 2 и 3 плоской решетки.

Затем включают питание независимых, вибровозбудителей 4, выводя колеба .:ния каждой из лопаток 3 на заданный режим, обеспечивая сдвиг фазы коле баний в диапазоне 0-2 радиан отно-. си тель но центральной из группы лопаток 3. Регулируя ток в обмотках вибровозбудителей 4, устанавливают такой уровень амплитуд колебаний лопаток 3, который обеспечивает требуемую точность их регистрации, осуществляемой с помощью тензодатчиков 6.

В измерениях центральная лопатка 3 является "опорной", по ней ведется контроль уровня амплитуд и отсчет углов сдвига фаз колебаний соседних лопаток 3, расположенных.со стороны спинки и корытца центральной лопатки. Затем в фиксированный момент времени проводят мгновенный срыв возбуждения центральной лопатки, а с помощью системы регулирования поддерживают неизменными колебания соседних лопаток 3. При этом по свободным затуханиям колебаний центральной лопатки 3 в потоке определяют декремент колебаний. После этого проводят дополнительное определение декремента колебаний исследуемой лопатки при про-. чих равных условиях колебательного процесса системы лопаток 3, но -при неработающей аэродинамической трубе

1 (без потока, т.е. без связности колеблющейся лопатки с лопатками решетки). Полученное таким образом значение собственного декремента колебаний лопатки 3 исключают из сум-. марного значения декремента, определяя тем самым собственно аэродинамическое демпфирование лопатки в составе плоской решетки. Повторяя .эксперимент, строят зависимости аэродинамическогс» демпфирования угла сдви-. га фаз колебаний лопаток, конструкционных параметров, определяемых геометрией решетки при выбранном лопаточном профиле (т.е. способом ус;тановки лопаток в плоской решетке с определейными: относительным шагом, углом выноса, углом атаки по отношению к набегаиндму потоку); амплитудно-частотных свойств упругой системы .подвеска-лопатка (заменой подвесок лопаток); режимных параметров потока, подаваемого аэродинамической трубой в проточную часть.

Использование изобретения повышает информативность исследований колебаний лопаток плоской. решетки, .что способствУет оптимальному проектированию лопаточных венцов турбомашин

ic учетом аэродинамической связности.