Leading Edge Erosion Influence on the Aeroelastic Response in a Transonic Compressor Cascade
A Numerical and Experimental Approach
Tid: To 2025-06-05 kl 10.00
Plats: E3, Osquars backe 18, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/s/68521587948
Språk: Engelska
Ämnesområde: Energiteknik
Respondent: Carlos Alberto Tavera Guerrero , Kraft- och värmeteknologi
Opponent: Prof. Dr.-lng. Dieter Peitsch, TU Berlin, Germany
Handledare: Docent Jens Fridh, Kraft- och värmeteknologi; Doctor Mauricio Gutierrez, Kraft- och värmeteknologi
Abstract
Nuvarande trender för att förbättra effektivitet hos moderna flygmotorer bygger på alltmer utmanande driftförhållande med lättare, smalare och höglastade blad. Detta resulterar i ett högt effekt-till-vikt-förhållande som kan göra bladen i de främre stegen i en flygmotor mer benägna att drabbas av aeromekaniska instabiliteten, såsom fladder. Aven om nyckelfaktorer som påverkar fladderpåslag är ¨ väl etablerade i litteraturen, är effekterna av erosionsmekanismer som utvecklas på bladets framkant till följd av långvarig och ogynnsam drift mycket sparsamt studerade eller i vissa fall inte rapporterade alls.
En oscillerande transsonisk linjär kaskad har konceptualiserats och utvecklats vid Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) för studier av aeroelastisk gensvar hos kompressorblad. I denna testrigg genomförs en utvärdering av effekten av framakantserosion på det aeroelastiska gensvaret. Driftpunkter som analyseras är representativa för en transsonisk axiell kompressor vid dellast, där en stötvågsinducerad separationsmekanism uppstår. De aeroelastiska mätningarna utförs vid den första böjmoden.
Den här avhandlingen omfattar tre nyckelaspekter: det aeroelastiska gensvaret för ett referensfall med nominell bladgeometri, identifiering av begränsningar i modellering av bladens ytråhet, samt det aeroelastiska gensvaret för kompressorblad med eroderad framkant. För de senare fallen har kaskadskovlarna utsatts först för en ökad ytråhet i framkantsområdet (benämns som rough case i texten), och i nästa steg har även erosion av framkanten inducerats (benämns som eroded case vidare i texten).
Resultaten visar att i fallet med en ökad ytråhet tenderar de strömningsberäkningsmodeller som använts i studien att överskatta det aeroelastiska svaret nedströms från den stötvågsinducerade separationen, jämfört med de experimentella data. Modeller för simulering av ökad ytråhet visade sina begränsningar i fallet med separerad strömning och fullt utvecklade höga ytråhetsförhållanden. När erosionsmekanismer introduceras predikterar de numeriska simuleringar en motsatt trend jämfört med vad som har observerats i experiment. Mätdata från det eroderade fallet visar en lokal ökning av den instationära tryckamplituden medan fasförskjutningen förblir oförändrad jämfört med referensfallet.