Aeroelastic behaviour of the turbine blade row in 3D viscous flow
This paper presents the results of a numerical analysis of the aeroelastic behaviour of the oscillating blade row of a turbine stage in the 3D flow of viscous gas, taking into account the non-uniform pressure distribution in the circumferential direction behind the blade rotor. The numerical method...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Russian Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/128156 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Репозитарії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-128156 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English Russian Ukrainian |
| topic |
aeroelastic behaviour viscous flow blade row auto-oscillations coupled problem unsteady load UDC 621.165 аэроупругое поведение вязкий поток лопаточный венец автоколебания связанная задача нестационарное нагружение УДК 621.165 аеропружна поведінка в’язкий потік лопатковий вінець автоколивання зв’язана задача нестаціонарне навантаження УДК 621.165 |
| spellingShingle |
aeroelastic behaviour viscous flow blade row auto-oscillations coupled problem unsteady load UDC 621.165 аэроупругое поведение вязкий поток лопаточный венец автоколебания связанная задача нестационарное нагружение УДК 621.165 аеропружна поведінка в’язкий потік лопатковий вінець автоколивання зв’язана задача нестаціонарне навантаження УДК 621.165 Gnesin, V. I. Kolodiazhnaya, L. V. Rzadkowski, R. Aeroelastic behaviour of the turbine blade row in 3D viscous flow |
| topic_facet |
aeroelastic behaviour viscous flow blade row auto-oscillations coupled problem unsteady load UDC 621.165 аэроупругое поведение вязкий поток лопаточный венец автоколебания связанная задача нестационарное нагружение УДК 621.165 аеропружна поведінка в’язкий потік лопатковий вінець автоколивання зв’язана задача нестаціонарне навантаження УДК 621.165 |
| format |
Article |
| author |
Gnesin, V. I. Kolodiazhnaya, L. V. Rzadkowski, R. |
| author_facet |
Gnesin, V. I. Kolodiazhnaya, L. V. Rzadkowski, R. |
| author_sort |
Gnesin, V. I. |
| title |
Aeroelastic behaviour of the turbine blade row in 3D viscous flow |
| title_short |
Aeroelastic behaviour of the turbine blade row in 3D viscous flow |
| title_full |
Aeroelastic behaviour of the turbine blade row in 3D viscous flow |
| title_fullStr |
Aeroelastic behaviour of the turbine blade row in 3D viscous flow |
| title_full_unstemmed |
Aeroelastic behaviour of the turbine blade row in 3D viscous flow |
| title_sort |
aeroelastic behaviour of the turbine blade row in 3d viscous flow |
| title_alt |
Аэроупругое поведение лопаточного венца турбины в трехмерном потоке вязкого газа Аеропружна поведінка лопаткового вінця турбіни в тривимірному потоці в’язкого газу |
| description |
This paper presents the results of a numerical analysis of the aeroelastic behaviour of the oscillating blade row of a turbine stage in the 3D flow of viscous gas, taking into account the non-uniform pressure distribution in the circumferential direction behind the blade rotor. The numerical method is based upon the solution of the coupled problem of the unsteady aerodynamics and blade elastic oscillations in the unsteady spatial gas flow through the blade row of the axial turbine last stage. 3D viscous gas flow through the turbine stage with periodicity on the whole annulus is described by the unsteady Navier-Stokes equations in the form of conservation laws, which are integrated using the explicit monotonous finite-volume Godunov-Kolgan difference scheme and a moving hybrid H-O grid. The dynamic analysis uses a modal approach and 3D finite element model of a blade. The investigations showed that the unsteady pressure distribution in the circumferential direction affects the unsteady loads and modes of blade oscillations. The presented method for solving the coupled aero-elastic problem makes it possible to predict the amplitude-frequency spectrum of blade oscillations in gas flow including the forced oscillations and self-excited oscillations (flutter or auto-oscillations). |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/128156 |
| work_keys_str_mv |
AT gnesinvi aeroelasticbehaviouroftheturbinebladerowin3dviscousflow AT kolodiazhnayalv aeroelasticbehaviouroftheturbinebladerowin3dviscousflow AT rzadkowskir aeroelasticbehaviouroftheturbinebladerowin3dviscousflow AT gnesinvi aérouprugoepovedenielopatočnogovencaturbinyvtrehmernompotokevâzkogogaza AT kolodiazhnayalv aérouprugoepovedenielopatočnogovencaturbinyvtrehmernompotokevâzkogogaza AT rzadkowskir aérouprugoepovedenielopatočnogovencaturbinyvtrehmernompotokevâzkogogaza AT gnesinvi aeropružnapovedínkalopatkovogovíncâturbínivtrivimírnomupotocívâzkogogazu AT kolodiazhnayalv aeropružnapovedínkalopatkovogovíncâturbínivtrivimírnomupotocívâzkogogazu AT rzadkowskir aeropružnapovedínkalopatkovogovíncâturbínivtrivimírnomupotocívâzkogogazu |
| first_indexed |
2024-09-01T17:36:57Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:36:57Z |
| _version_ |
1809016126107025408 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-1281562018-04-25T13:01:50Z Aeroelastic behaviour of the turbine blade row in 3D viscous flow Аэроупругое поведение лопаточного венца турбины в трехмерном потоке вязкого газа Аеропружна поведінка лопаткового вінця турбіни в тривимірному потоці в’язкого газу Gnesin, V. I. Kolodiazhnaya, L. V. Rzadkowski, R. aeroelastic behaviour viscous flow blade row auto-oscillations coupled problem unsteady load UDC 621.165 аэроупругое поведение вязкий поток лопаточный венец автоколебания связанная задача нестационарное нагружение УДК 621.165 аеропружна поведінка в’язкий потік лопатковий вінець автоколивання зв’язана задача нестаціонарне навантаження УДК 621.165 This paper presents the results of a numerical analysis of the aeroelastic behaviour of the oscillating blade row of a turbine stage in the 3D flow of viscous gas, taking into account the non-uniform pressure distribution in the circumferential direction behind the blade rotor. The numerical method is based upon the solution of the coupled problem of the unsteady aerodynamics and blade elastic oscillations in the unsteady spatial gas flow through the blade row of the axial turbine last stage. 3D viscous gas flow through the turbine stage with periodicity on the whole annulus is described by the unsteady Navier-Stokes equations in the form of conservation laws, which are integrated using the explicit monotonous finite-volume Godunov-Kolgan difference scheme and a moving hybrid H-O grid. The dynamic analysis uses a modal approach and 3D finite element model of a blade. The investigations showed that the unsteady pressure distribution in the circumferential direction affects the unsteady loads and modes of blade oscillations. The presented method for solving the coupled aero-elastic problem makes it possible to predict the amplitude-frequency spectrum of blade oscillations in gas flow including the forced oscillations and self-excited oscillations (flutter or auto-oscillations). В данной статье представлены результаты численного анализа аэроупругого поведения колеблющегося лопаточного венца турбинной ступени в трехмерном потоке вязкого газа с учетом неравномерного распределения давления в окружном направлении за лопаточным венцом. Численный метод основан на решении связанной задачи нестационарной аэродинамики и упругих колебаний лопаток в нестационарном пространственном потоке газа через лопаточный венец последней ступени осевой турбины. Трехмерный поток вязкого газа через турбинную ступень с периодичностью на полной окружности описывается нестационарными уравнениями Навье-Стокса в форме законов сохранения, которые интегрируются с использованием явной монотонной конечно-объемной разностной схемы Годунова-Колгана и деформируемой гибридной H-O сетки. Динамический анализ использует модальный подход и трехмерный метод конечных элементов. В результате исследования показано, что неравномерное распределение давления в окружном направлении влияет на нестационарные нагрузки и режимы колебаний лопаток. Представленный метод решения связанной аэроупругой задачи позволяет прогнозировать амплитудно-частотный спектр колебаний лопаток в потоке газа, включая вынужденные колебания и самовозбуждающиеся (флаттер или автоколебания). Наведено результати чисельного аналізу аеропружної поведінки вібруючого лопаткового вінця турбінного ступеня в тривимірному потоці в’язкого газу з урахуванням нерівномірного розподілу тиску в окружному напрямі за лопатковим вінцем. Чисельний метод ґрунтується на розв’язанні зв’язаної задачі нестаціонарної аеродинаміки та пружних коливань лопаток в нестаціонарному просторовому потоці газу через лопатковий вінець останнього ступеня осьової турбіни. Наведений метод дозволяє прогнозувати амплітудно-частотний спектр коливань лопаток у потоці газу, включаючи вимушені та самозбудні коливання (флатер чи автоколивання). Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2018-04-06 Article Article application/pdf application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/128156 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 21 No. 1 (2018); 19-30 Проблемы машиностроения; Том 21 № 1 (2018); 19-30 Проблеми машинобудування; Том 21 № 1 (2018); 19-30 2709-2992 2709-2984 en ru uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/128156/123089 https://journals.uran.ua/jme/article/view/128156/124303 https://journals.uran.ua/jme/article/view/128156/124304 Copyright (c) 2018 V. I. Gnesin, L. V. Kolodiazhnaya, R. Rzadkowski https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |