航空发动机双管耦合振动的建模与分析

【类型】学位论文

【作者】杜林森 

【关键词】 液压管路 耦合振动 伽辽金法 双管路 非线性建模

【摘要】航空发动机液压管路系统的振动问题主要包括三个方面的耦合振动：机匣与管路之间的耦合振动,管路与管路之间的耦合振动和输送流体与管路之间的耦合振动。其中对于单管流固耦合振动机理的研究较为成熟,但由于管路之间的耦合使整个系统的耦合振动非常复杂,以致单管的流固耦合模型并不能完全支撑工程实际。因此,研究管路系统中管路与管路之间耦合振动的机理及固有特性有重要意义。本文的研究目的在于明确航空发动机液压管路系统的流固耦合振动,以及通过卡箍连接的管路与管路之间耦合振动的机理,以解决液压管路因共振而发生裂纹和漏油现象进而避免事故。本文采用牛顿法建立了航空发动机液压管路的单管流固耦合振动非线性数学模型。在单管模型方程的基础上,根据航空发动机卡箍的类型,分别建立了基于悬空卡箍与基于接地卡箍的双管耦合振动数学模型。在建模中考虑了粘弹性系数、脉动流因素和基础激励的影响并将方程进行了无量纲化。以基于悬空卡箍连接的双管耦合振动模型为对象,通过已经建立的非线性数学模型进行线性化分析,研究管路的质量比、流速、流体压力等参数以及卡箍刚度对固有频率影响。采用Galerkin法对运动微分方程进行了离散化处理,然后利用模态函数的正交性,最终得到了一阶微分方程组的标准形式,使用数值仿真方法得到了各参数与固有频率的关系曲线。利用Matlab软件数值模拟了航空发动机液压管路的振动,得到了系统在不同条件下管路振动的时间响应曲线和相平面图。本文得到的结论与已有的管路耦合振动成果相符合,能够较好的模拟航空发动机液压管路的工作环境,能够为设计航空发动机管路系统提供理论的参考依据。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】东北大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】周恩涛

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