航空发动机涡轮叶片的包容试验和数值仿真

【类型】学位论文

【作者】张伯熹 

【关键词】 塑性动力学,航空发动机,叶片,数值仿真

【摘要】本文主要研究航空发动机机匣的包容性问题。为消除航空发动机非包容失效，首先需要通过叶片包容试验了解发动机机匣和叶片的撞击、变形和破裂过程。在高速旋转试验台上进行模型与真实的叶片包容试验，使用高速相机和高速数据采集系统构建特别的触发系统，记录叶片撞击机匣时的转子转速、叶片的运动轨迹。试验结果表明，叶片长度和动能对其撞击变形及机匣的破坏结果有极大的影响。高能量长叶片撞击将形起大变形，叶片弯曲成U形，机匣在第二次撞击处被撕裂击穿。相反地，叶片较短时，即使具有较高的撞击能量，对机匣的破坏作用也是极小的。叶片包容试验可以为结构优化设计和叶片包容仿真软件的开发提供大量有价值的数据。 根据试验研究数据，利用MSC.Dytran软件建立模型，对试验过程进行数值仿真。计算结果和试验结果有较好的吻合，真实再现了叶片撞击机匣的过程，成功地预测了机匣的包容能力。根据结构塑性动力学原理进行响应分析和叶片变形过程分析，并对影响叶片卷曲形状的飞断转速、抗弯刚度等参数进行了考察。根据撞击过程中能量的分配与吸收，进一步弄清了叶片高速撞击机匣的机理。 本文建立的计算模型适用于不同材料、不同转速、不同结构的包容性问题，为进行机匣包容性研究提供了新方法，降低了试验费用和研发周期，对航空发动机的研究有一定意义。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】浙江大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】吴荣仁，宣海军

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