德国科特布斯BTU大学利用MpCCI耦合Fluent和Abaqus,对高压压气机的整体叶盘进行了模拟。


    压气机整体叶盘几何模型图

    Abaqus结构模型分别用只有一个自由度的线性弹簧单元来模拟叶片的弯曲和扭转。结构模型本身用平面应力单元划分作为耦合面,结构模型本身作为刚体运动,不发生变形。采用上述方法,将模型从三维简化到二维。流体采用二维模型建模,使用Spalart-Allmaras湍流模型和理想气体模型。



                                                                        叶片的弯曲振动模型图                                        叶片的扭转振动模型图

    下面是部分计算结果。下图中可以看到叶片各部分对于总体阻尼系数的贡献。



    叶片的局部阻尼系数图

    从上图中可以看出,在x/c=0.55的位置阻尼系数为零,这里是气动力的作用力中心。在x/c=0.2到x/c=0.55是叶片的前缘部分,这里在压力端(pressure side)的阻尼系数为负,贡献了最主要的阻尼。



    叶片振动频率的变化和阻尼系数的改变图

    上图中可以看到流场作用力对于叶片振动频率造成的影响以及相应阻尼系数的变化。

    结论:单向耦合可以得到流场的分布以及气动阻尼的主要来源,但是最大的缺点是无法得到流场对于叶片振动频率的影响。双向耦合可以得到频率的变化,并得到由此对于阻尼系数产生的影响。