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- 温度场对航空发动机转子系统动力学特性影响的研究
- 作者： 艾书民 来源： 沈阳航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机 转子系统 温度场 动力学特性 热 结构耦合
- 描述： 航空发动机本身是一种热机,受温度影响很大,由于温度场的影响,使发动机结构材料特性发生变化,发动机在这种情况下的振动特性需要引起重视。针对此问题,本文先通过对某型航空发动机涡轮转子叶片在温度场作用下振动特性的分析工作,获取了求解热-结构耦合问题的一些基本方法,利用这些方法开展了对某型航空发动机转子系统热-结构耦合分析的研究工作,分析了温度场对转子系统振动特性的影响。对于转子系统这样一个复杂的模型,在建立模型之前需要考虑到模型的简化问题。本文对于实际转子模型进行了分析,以保证有限元计算精度为原则,对简化方案进行了验证。有限元网格划分精度对有限元计算结果的准确性有很大的影响,为了保证计算的可靠性,本文中主要计算模型均采用ANSA网格划分软件进行手动网格划分。本文先结合稳态温度边界条件对转子系统展开热分析,分析得到了温度分布数据文件并将其整理为温度-空间数据文件,在场序热-结构耦合分析中即采用该文件代替温度边界条件作为基本的温度载荷。在软件应用中调用材料参数随温度变化曲线,完成参数随温度变化的基本处理。基于以上展开温度场作用下发动机转子系统动力学特性分析的研究工作,计算结果表明温度场对于转子系统动力学特性的影响是明显的,对于某些特殊位置的部件如涡轮叶片来说,温度场对其固有频率的影响可达到30%左右,对高压转子和低压转子的前两阶临界转速计算值的影响分别达到了1.78%、2.78%和5.94%、1.78%,而对低压转子轴端加温的理论验证中前两阶临界转速的影响已经达到10.24%、5.65%和20.24%、9.41%,表明在转子动力学特性计算问题中,温度是一个不可忽略的重要参数。分析表明:论文中采取的各种分析方法是可行的,具有一定的适用性。计算结果是合理的,对该型及其他航空发动机的转子动力特性分析具有一定的参考价值。