郑 赟，杨 慧，田 晓

(北京航空航天大学 能源与动力工程学院发动机数值仿真中心，北京 100191)

叶片颤振与由叶片振动引起的非定常流动密切相关。一般认为叶片颤振是一种流体诱发的自激振动，通常称为叶片气弹稳定性问题，它是伴随叶轮机发展的经典难题。在叶片振动过程中，从流体吸收的能量大于包围叶片的流体和叶片根部对叶片做的阻尼功时，颤振发作，最终可能导致结构性破坏。叶片颤振问题常常会影响叶轮机的风扇、压气机前几级和具有相对长叶片的低压涡轮后几级叶片。与强迫振动不同，颤振与发动机转速不相关并覆盖相对广的发动机工作范围［1］。

传统上，借鉴以往机翼失速颤振的经验，通过由试验并结合经验公式或半经验公式得到的经验“设计准则”预测和避免颤振发生。根据经验将每一个气动条件下的叶片特征截面的折合频率与相对进口马赫数(或攻角)相关联以确定颤振边界［2］。但这种方法不足以用来理解叶轮机内部真实流动的非定常特性，例如激波附面层干扰的粘性效应对非定常流动特性的影响;而过保守的设计往往以牺牲发动机性能为代价;并且其结果无法外推于新机型。

近年来，高推重比［3］的设计趋势，以及新颖轻质叶片刚度降低，这些因素都增加了叶片颤振发生的可能性。为提高级增压能力而使用跨音叶片，会引发超音非失速颤振，可以在任何压比下发作，并穿过压气机工作线，威胁着压气机的高速运转［4］，设计者必须在工作点或其附近对此类颤振进行检验。……