论文摘要：气流激振下叶片振动响应分析方法及影响参数研究

航空发动机中的静子尾流激励是引起叶片强迫振动的主要外力来源，叶片在长期的振动应力作用下可能导致高周疲劳破坏。本文基于数值模拟方法，针对某型带凸肩的风扇转子叶片开展不同转-静子轴向间距和不同周向栅距的载荷特征分析，通过自行开发的插值程序将气动载荷施加于叶片进行气流激励下的强迫振动响应高效求解技术研究，研究结果可以为风扇/压气机设计提供理论指导和数据支撑。

首先，研究了不同结构参数工况下风扇叶片的载荷分布和载荷特征规律，得到了叶片在不同轴向间距和不同周向栅距状态的受力和静力学特征。数值结果表明，轴向间距变化对定常流场载荷特征影响较小，某凸肩风扇叶片的轴向间距相对于初始设计距离增大约20%和减小约16%时，叶片受力变化都不大于2%。栅距变化对定常流场载荷有一定的影响，不管转子叶片数增加或减少两片，叶片受力变化都不大于20%。

其次，基于整圈叶片模型开展了不同轴向间距下的转子非定常流场计算，获得了叶片的非定常激励载荷特征规律及轴向间距变化对载荷特征的影响。通过FFT变换得出了激励主频率等于静子尾流频率，通过对各激励倍频的频域分析，得出3倍频幅值与1倍频和2倍频幅值数量级之间的关系，结果表明3次谐波能量很小基本可以忽略，这是在Campbell图分析中仅考虑激振力的1倍频和2倍频的原因。

最后，建立了气流激励下的强迫振动响应高效求解的工程实用方法。利用自行开发气动插值程序将非定常气动载荷完整地转换到固体域叶片，通过编写APDL语言处理非定常载荷步加载及周期重复加载问题。通过对该凸肩风扇转子叶片进行振动响应高效求解，验证了求解方法的准确性和可靠性。

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