汪松柏， 李绍斌,2 ， 宋西镇

(1.北京航空航天大学 能源与动力工程学院 航空发动机气动热力国家级重点实验室，北京 100191；2．先进航空发动机协同创新中心，北京 100191)



基于流固耦合方法的跨声速叶片气动和强度性能研究

汪松柏1， 李绍斌1,2， 宋西镇1

(1.北京航空航天大学 能源与动力工程学院 航空发动机气动热力国家级重点实验室，北京 100191；2．先进航空发动机协同创新中心，北京 100191)

为研究流固耦合对跨声速压气机叶片气动和强度性能的影响，采用商用软件ANSYS-CFX/Multiphysics研究了跨声速叶片在气动力和离心力共同作用下的气动性能变化规律，通过单向和双向两种耦合方法对比分析了叶片的强度性能。结果表明：叶片在气动力和离心力共同作用下，叶尖前缘变形量最大，气动性能与冷态叶片相比有明显变化，叶尖激波位置前移，堵塞流量增大。双向流固耦合与单向耦合相比，叶片的总体变形量增大约1.1%，最大等效应力增大0.8%左右。研究结果表明工程设计应采用双向流固耦合方法进行叶片气动性能设计和强度校核，以提高压气机的安全性和可靠性。

跨声速压气机；流固耦合；气动性能；强度性能

高性能航空发动机的发展趋势对压缩系统的稳定性和可靠性提出越来越高的要求。对于未来推比15一级的涡扇发动机，压气机单级增压比高达2.2左右[1]，叶片级负荷越来越高，叶尖切线速度越来越大，使得高速旋转叶片在气动力和离心力共同作用下容易产生较大的几何变形，叶片几何形状细微的变化将使得压气机偏离理想的工作状态，甚至引起叶片的结构强度和疲劳寿命问题[2]。……