Aerodynamic characteristics of oscillating turbine cascade in transonic flow
| Autor: | Aotsuka, Mizuho, Watanabe, Toshinori |
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| Jazyk: | japonština |
| Rok vydání: | 1999 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | 航空宇宙技術研究所特別資料 = Special Publication of National Aerospace Laboratory. 41:167-171 |
| ISSN: | 0289-260X |
| Popis: | 航空宇宙技術研究所 24-26 Jun. 1998 東京 日本 National Aerospace Laboratory 24-26 Jun. 1998 Tokyo Japan 遷音速タービン翼列の振動翼まわりの非定常な流れ場を、開発したオイラーコードを用いて数値解析した。本研究の目的は、前の実験で観測されたタービン翼の振動不安定性の機構を解明することである。実験においては、設計点近傍の条件、およびそれから離れた、より低い圧力比を持つ条件における流れのパターンを採用した。非定常空力の測定から、翼振動が不安定であるような翼間位相角の範囲を求めた。この不安定性は設計点近傍で顕著であったが、それから離れた条件では不安定性はおおいに抑制された。設計点近傍では、振動翼の隣接翼からの減衰についての負の影響係数が相互に加算された。他方、設計点から離れた条件下ではその係数は、相互に不安定性を打ち消すようにキャンセルしあった。数値解析の結果は、定性的な観点からは、実験において得られた非定常な流れ場を充分に再現することを証明した。振動不安定性は、設計近傍点における翼弦中央部の強い非定常空力に起因することが分かり、これは翼振動に伴う流路断面積の変化により発生する。設計点から離れた条件において、隣接する翼からの衝撃波が、翼弦中央部の周りに入射する場合には、非定常空力の位相角は衝撃波の上流および下流領域の間で顕著に変化した。これによって振動不安定性は抑制された。 The unsteady flow field around an oscillating blade of a transonic turbine cascade was numerically analyzed with a developed Euler code. The aim was to clarify the mechanism of vibration instability of the turbine blades found in the previous experiment. In the experiment, two flow patterns were adopted, one of which had a near-design condition, and the other had an off-design condition with lower pressure ratio. From the measurement of unsteady aerodynamic force, a range of interblade phase angle was found where the blade vibration was unstable. The instability was remarkable in the near-design point, while it was much suppressed in the off-design condition. It was realized that the negative influence coefficients of damping from neighboring blades of the oscillating one were added each other in the near-design condition. In the off-design case, on the other hand, the coefficients were canceled out to abbreviate the instability. The numerical results were verified to well reproduce the unsteady flow fields obtained in the experiment in a qualitative sense. The vibration instability was found to come from the strong unsteady aerodynamic force in the midchord area of a blade, in the near-design point, which was generated by the change of flow channel area due to the blade oscillation. When the shock wave from the adjacent blade impinged around the midchord position in an off-design flow condition, the phase angle of the unsteady force significantly changed between the upstream and the downstream region of the shock. The vibration instability was thereby suppressed. 資料番号: AA0001958024 レポート番号: NAL SP-41 |
| Databáze: | OpenAIRE |
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