發動機為飛機提供了動力，因而被稱為飛機的“心臟”。發動機中葉片零件的數量最多，而發動機就是依靠這眾多的葉片完成對氣體的壓縮和膨脹以及以最高的效率產生強大的動力來推動飛機前進。
在進氣過程中產生的繞氣缸軸線的有組織的氣流運動，稱為渦流。
氣流流經葉片界面產生分裂時，形成附面層及漩渦分裂脫離，而引起葉片上壓力的脈動，輻射出一種非穩定的流動噪聲。這就是葉片-渦流相互作用相互作用的結果。
基本介紹
- 中文名：葉片-渦流相互作用
- 外文名：Blade vortex interaction
- 一級學科：航空航天
- 二級學科：空氣動力學
- 類型：飛行術語
- 渦流：一種氣流的流動
葉片,渦流,相互作用,
葉片
隨著航空領域技術的不斷發展，飛機更新換代的速度也越來越快。不同用途的飛機上配備著不同種類的發動機。發動機為飛機提供了動力，因而被稱為飛機的“心臟”。發動機中葉片零件的數量最多，而發動機就是依靠這眾多的葉片完成對氣體的壓縮和膨脹以及以最高的效率產生強大的動力來推動飛機前進，故而葉片也就毫無疑問的成為了飛機發動機關鍵的也是最重要的零件之一。對於發動機渦輪葉片，包括導向葉片和工作葉片，如圖所示，其主要作用是將燃氣的熱能轉換為旋轉的機械動能。
渦輪導向葉片和工作葉片
渦輪導向葉片和工作葉片葉片屬於高速旋轉件，所受的載荷複雜，使用環境惡劣，它們在高壓腐蝕性燃氣的衝擊下高速旋轉，不僅承受著巨大的交變拉應力和扭轉應力，而且還受到熱腐蝕、高溫氧化和磨損的綜合作用。由於葉片零件非常特殊，其數量多，要求高，形狀複雜，加工難度大，其複雜的製造工藝導致對葉片每個生產加工環節的控制上要求都很嚴格，稍有疏忽就有可能使葉片在製造過程中產生缺陷。所以，在葉片製造的總工作量中葉片檢測工作量占了相當大的比例。在生產和使用過程中，航空發動機葉片都是檢測和定期監測的重點對象。葉片缺陷的種類很多，很多缺陷的危害性短時間內表現不出來。根據航空發動機無損檢測ASTME192驗收標準，像氣孔、夾雜等缺陷，有一定的接受標準，如氣孔最大尺寸大於0.508 mm可判定葉片為不合格，若最大尺寸小於0.508 mm可判定為合格，但如果判定缺陷性質是裂紋，無論尺寸大小，都判定葉片為不合格。
渦流
在進氣過程中產生的繞氣缸軸線的有組織的氣流運動，稱為渦流。根據形成過程的不同，可以分為進氣渦流、壓縮渦流及燃燒渦流。在進氣過程中由進氣機構和氣缸壁導向共同形成的渦流稱為進氣渦流；由壓縮過程形成或保持的渦流稱為壓縮渦流；在直噴柴油機中，由進氣渦流和壓縮渦流保持到燃燒過程，或在燃燒過程中形成或加強的渦流稱為燃燒渦流。
內燃機中普遍採用專門設計的進氣道，使得空氣在吸入氣缸時，能產生繞氣缸軸線旋轉的進氣渦流，同時，壓縮期間旋轉氣流從氣缸工作容積進入活塞頂凹坑將產生壓縮渦流，進一步增強燃燒室內的氣流運動。進氣渦流可以一直持續到燃燒膨脹過程，壓縮渦流的持續時間比較短暫，但因渦流速度較高，能把握對燃燒十分有利的時機，所以對燃燒起著很重要的作用。
在柴油機中，在氣缸內組織空氣的渦流運動是加強缸內氣體流動的方法之一。實驗表明，組織適當強度的渦流，能有效的改善柴油機的燃燒和性能。
相互作用
渦流噪聲，又稱為紊流噪聲，它主要是氣流流經葉片界面產生分裂時，形成附面層及漩渦分裂脫離，而引起葉片上壓力的脈動，輻射出一種非穩定的流動噪聲。
在艦船的輻射噪聲源的組成中，螺旋槳噪聲占極其重要的位置，螺旋槳噪聲中，渦流噪聲是中、高頻連續譜的主要噪聲源，也是噪聲機理最複雜的部分。目前流動噪聲研究主要採用Lighthill聲類比理論進行分析，該理論將聲輻射分為遠場聲傳播區域和近場聲源區域。採用近場CFD確定聲源強度和遠場求解非齊次波動方程相結合的混合方法進行求解。聲類比理論的不足在於其假定流動發聲的聲源項是確定的，只是流場的副產品。同時，如何從流場分析的角度簡便有效地辨識主要噪聲源，也是目前實際套用中經常遇到的問題。從20世紀60年代以來，Powell、 Howe和Doak等人從渦動力學角度出發，對於流體發聲的內部機理、聲波與湍流的相互作用等基礎問題進行了研究，建立了渦聲理論。該理論對於等嫡條件下的低馬赫數流動發聲機理具有較好的適用性。
劉竹青等基於葉剖面周圍精細流動結構數值模擬以及PIV測試技術建立了葉剖面周圍精細流場的計算方法，在此基礎上對渦流誘發的輻射噪聲進行了預測，分析了不同葉剖面渦流結構與遠場輻射噪聲的相關關係，為今後低噪聲葉剖面的設計提供了設計基礎。
