双通道旋转输流管临界流速和振动模态分析

作     者：张博 郑昊楷 孙东生 丁虎 陈立群 Zhang Bo;Zheng Haokai;Sun Dongsheng;Ding Hu;Chen Liqun

作者机构：长安大学理学院西安710064 上海大学力学与工程科学学院上海200444 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2023年第55卷第1期

页      面：182-191页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：陕西省自然科学基金(2022JQ-019) 上海市教委创新项目(2017-01-07-00-09-E00019) 陕西省国家级大学生创新创业训练计划(G202210710094)资助 

主　　题：旋转输流管 假设模态法 复模态 稳定性 临界流速 

摘      要：旋转叶片是航空发动机重要零件之一,服役条件十分恶劣,常常因振动过量导致其失效.为了合理设计含冷却通道的叶片,保证其可靠性与安全性,需对含冷却通道的叶片的振动特性进行研究.基于EulerBernoulli梁理论,将叶片简化为含两通道的悬臂旋转输流管,考虑了通道轴线偏移量对流体动能的影响,采用Lagrange原理结合假设模态法建立包含双陀螺效应的运动控制方程,采用降阶扩维的方法求解系统特征值.研究两通道模型的流速比、转速和长细比等对前3阶特征根曲线影响.将文章模型退化为简支单通道输流管,与文献报道结果进行对比,部分验证建模方法的正确性.研究发现:在相同的管道截面积下,两通道模型的临界流速值大于单通道模型的;旋转运动引入的陀螺效应会使得第2,3阶特征根轨迹发生绕圈现象,并多次穿越虚轴;随着长细比的增大,系统会表现出类似非旋转的悬臂输流管的动力学行为;系统的横向位移模态响应呈现出行波特性,且在不同参数组合下,阻尼因子对前3阶模态产生不同的增强或减弱作用.