叶轮机气弹耦合方程求解的时间推进方法评估

摘要：

为了提高叶轮机颤振预测时的计算效率,同时兼顾求解的稳定性,有必要选取最适合的时间推进方法.基于降阶结构动力学方程的双向流固耦合方法常用于压气机气弹性能分析,针对气动弹性控制方程中结构动力学方程考查了多种时间推进方法对计算结果的影响.通过单自由度弹簧系统的数值求解探讨了不同时间推进方法的特点;选取实际压气机算例NASA Rotor 67进行颤振流固耦合分析,进行大量数值试验找到了各时间推进方法需要的最大时间步长,以此为依据对比出不同时间推进方法的计算效率.结果表明:采用单自由度弹簧系统和压气机颤振耦合求解得出的结论基本一致,说明时间推进方法的性能更多地与方法本身的数学性质有关,但是流固耦合求解时流场和结构的信息交互会带来一定影响.以实际颤振算例叶片瞬态响应振幅的对数衰减率作为衡量精度的标准,经典龙格-库塔方法是颤振耦合计算达到相同精度耗时最少的方法,其次是4阶隐式Adams方法和Newmark方法.

关键词：叶轮机、流固耦合、颤振、时域分析、经典龙格-库塔、航空发动机

所属期刊栏目：48

分类号：V215.3+4(基础理论及试验)

资助基金：国家科技重大专项2017-Ⅱ-0009-0023

在线出版日期：2022-11-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：94-100