航空发动机机匣肋条补焊变形数值模拟分析

作者： 周小文   杨光   张晟玮   李达   陶然   文鹏程   来源： 焊接技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 焊接变形   TC4钛合金   机匣肋条   数值模拟   TIG焊  

描述： 采用Sysweld软件对TC4钛合金航空发动机机匣肋条TIG补焊过程进行了数值模拟。结果表明：TIG补焊肋条缺口时，焊后残余应力分布在焊缝及周围区域，呈环状分布，其峰值为592 MPa,远低于TC4的屈服强度。由于机匣具有特殊性(17块支板),其焊接呈不对称性，且TIG焊热作用时间长，因此补焊温度梯度大，应力变化快，焊缝冷却收缩导致机匣支板产生拉应力，冷却后机匣外圈的轴向变形呈锯齿状，使机匣内圈向下塌陷0.7 mm,根据模拟结果调整补焊工艺及装夹方式，满足了装配精度要求。

航空燃油泵入口回流抑制方法研究

作者： 胡红林   凡佳飞   崔宗泰   来源： 航空科学技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 性能曲线   马鞍形   单调下降   回流   数值模拟  

描述： 航空燃油泵性能曲线即增压值随流量增大逐渐降低称为单调下降，随着横梁自密封航空燃油泵的广泛应用，在其小流量工况下流量—增压值性能曲线会出现马鞍形现象，这样会给产品带来运行不稳定及系统不可靠等问题。通过数值模拟分析发现，小流量时入口会出现旋涡导致燃油回流，从而影响泵的单调下降特性。本文提出了一种抑制小流量时入口回流的方法，即增加入口导流板。数值模拟及试验结果表明，小流量时入口回流明显改善，从而减小入口水力损失，保证了燃油泵性能曲线单调下降的特性。研究结果可为其他航空燃油泵性能曲线单调下降的优化设计提供参考。

航空发动机机匣缩比件双电子束焊温度场及变形研究

作者： 杨霄   李湉   乔雷   张世贵   张晟玮   李达   袁力军   来源： 电焊机 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 焊接变形   TC4钛合金   中介机匣   数值模拟   电子束焊  

描述： 中介机匣在焊接过程中极易发生变形，从而影响零件质量及装配过程。为减少焊接变形，通常采用电子束焊进行连接，但常规的单电子束焊依然无法解决变形量大的问题。基于SYSWELD软件，采用单电子束相隔180°焊接、双电子束相隔180°焊接、双电子束相隔90°焊接三种焊接顺序，并进行相应的温度场、应力场和焊接变形的模拟分析，分析三种焊接顺序对薄壁复杂结构焊接变形的影响。结果表明，单电子束焊接的不均匀温度场导致了较大的焊接变形；双电子束焊接的焊接温度场比单电子束焊接更有对称性，而且焊接变形更小。相隔180°与相隔90°相比，温度场分布与焊接变形更为均匀，因此，双电子束对称焊更适合焊接易变形的薄壁结构，研究结果为国内企业进行装备升级及双电子束焊研究提供了理论依据。

航空薄壁件压铆质量控制研究

作者： 郝博   王明阳   王建新   来源： 组合机床与自动化加工技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 理论计算   数字孪生   压铆质量控制   薄壁件   数值模拟  

描述： 针对航空薄壁件压铆质量差、误差累积等问题，提出航空薄壁件压铆质量控制模式。基于工程计算法建立压铆力-压铆质量理论模型，并用ABAQUS软件和伺服压铆机分别对直径4 mm的平锥头铆钉进行数值模拟和压铆实验，结果表明镦头尺寸理论值与模拟值和实验值相对误差均小于5%。构建物理车间、虚拟车间、数据服务平台协同作业的工作模式，在压铆力数据实时采集的基础上，利用压铆力-压铆质量理论模型、质量离差算法实现压铆力实时监测，进而控制压铆质量。最后，以某型号机翼的蒙皮和长桁压铆连接为例进行实例验证，验证了该控制模式的有效性，可为薄壁件压铆质量控制提供新技术途径。

航空发动机叶片裂纹扩展规律数值模拟研究

作者： 杨硕   刘杭   霍延利   赵明   薛强   来源： 兵器装备工程学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 振动激励   裂纹扩展   航空发动机   叶片   数值模拟  

描述： 基于有限元分析软件ABAQUS联合裂纹分析软件Franc3D,开展了叶片裂纹扩展影响研究。建立压气机叶片有限元模型和裂纹扩展模型，发现叶片在振动载荷下的应力分布规律和不同裂纹位置、不同前缘形状、不同初始角度的叶片裂纹扩展规律。叶片背部裂纹扩展速率快于叶片前缘和后缘；初始裂纹前缘形状对叶片表面裂纹方向的扩展基本无影响，但对裂纹深度方向扩展存在明显影响；叶片初始裂纹方向与缘板面夹角越小，则裂纹扩展速率越快，且其他方向裂纹随着扩展会逐渐向缘板面方向偏转。

含气率对离心式航空燃油泵叶片压力脉动的影响

作者： 徐子轩   李正贵   王维军   王绮帆   徐洋   来源： 排灌机械工程学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 气液两相   燃油泵   数值模拟   长短叶片   压力脉动  

描述： 为研究含气率对某分流叶片式航空燃油泵叶片的压力脉动规律，基于RNG k-ε湍流模型和Euler-Euler非均相模型，应用ANSYS CFX软件对航空燃油泵在不同含气率条件下进行数值计算，分析燃油泵的气相分布和叶片压力脉动规律.研究结果表明：气相主要分布在叶片的压力面，吸力面分布较少；随着含气率的增大，气相逐渐向长短叶片吸力面发展，并扩散至叶轮流道；在长叶片前段相对位置0～0.5处，气相体积占比随含气率的增大而增大，在长叶片压力面后段(相对位置0.5～1.0处)和短叶片压力面上气相占比几乎为100%,产生气液分离，在长叶片吸力面后端和短叶片吸力面上，气相占比较少，几乎为0;通入气相会使监测点压力脉动幅值变大，但含气率继续增大会降低燃油泵叶片压力脉动幅值；长叶片的中段和短叶片前段的主导频率受含气率的影响会发生改变，由于分流式叶片的设计结构，含气率对叶片压力脉动影响主要体现在流动最为复杂的长短叶片的交界面处即短叶片的进口位置；分流叶片在改善流动的同时，也会影响相应位置的压力脉动.研究结果可为分流叶片式燃油泵设计提供一定技术参考.

航空二冲程活塞发动机分层扫气优化

作者： 黄云龙   杨广文   李洲   来源： 航空发动机 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 短路损失   航空二冲程活塞发动机   扫气效率   分层扫气   数值模拟  

描述： 需的边界条件通过发动机整体性能1维仿真获得，采用该模型研究了分层扫气发动机扫气机理，对不同容积扫气道进行了仿真，并对二冲程扫气过程的过量充气系数、扫气效率等参数进行对比。在仿真优化研究的基础上加工优化后

航空并联混合动力涡扇发动机热力循环与工作特性研究

作者： 刘光璧   王步宇   王向阳   佘云峰   邢耀仁   帅石金   来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 热力循环   数值模拟   涡扇发动机   并联混合动力系统   稳态特性  

描述： 为确定并联混合动力涡扇发动机的能量利用效率，并对不同电功率输入下发动机工作特性与性能参数的变化规律进行研究，本文从理论上对发动机有效循环功的来源进行划分，并由此分别定义并联混合动力涡扇发动机的电能利用率和燃油利用率；使用航空发动机性能仿真软件PROOSIS搭建基于CFM56-7B26发动机的并联混合动力涡扇发动机零维模型，模拟不同电功率输入条件下的发动机稳态性能。研究结果表明：并联混合动力涡扇发动机内涵道的循环类型仍然是基于布雷顿循环的实际循环，输入的电功率对发动机外涵道推力的贡献占比远高于其对内涵道推力的贡献；电能利用率始终明显高于燃油利用率，这也是并联混合动力涡扇发动机实现节能的主要原因；当输入的电功率增加时，发动机的涵道比增加，涡轮前温度与总压比降低，各部件的稳态工作点将发生移动，可能造成部件效率的下降。由于电功率的输入以及电能的高利用效率，并联混合动力涡扇发动机的油耗和能耗均低于常规涡扇发动机。

滑流对飞机纵向静稳定性影响的数值模拟

作者： 任晓峰   段卓毅   魏剑龙   来源： 空气动力学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 纵向静稳定性   旋转域   多参考坐标系   非结构面搭接网格   数值模拟   螺旋桨   滑流  

描述： 针对某"机身+机翼+襟翼+短舱+螺旋桨+平尾"简化构型,开展低速大拉力系数工况下强螺旋桨滑流的数值模拟。模型为翼吊双发布局,动力计算时分为三个计算域,分别为两个包含螺旋桨的旋转域和一个静止域。采用商业软件ICEM CFD生成多块面搭接非结构网格,在机体表面和滑流区域对网格进行加密以便于捕捉螺旋桨滑流的发展及其与机翼、尾翼等部件之间的干扰。采用ANSYS CFX软件求解雷诺平均Navier-Stokes方程,使用多参考坐标系(MFR)方法模拟螺旋桨的旋转。基本构型有/无动力的计算结果表明螺旋桨动力及其产生的滑流对模型的纵向静稳定性影响较大,模型的纵向静稳定性在迎角较小时下降明显甚至丧失,在迎角较大时反而略有增加。一般而言,涡桨飞机平尾处的流场受气动布局、迎角、机翼及襟翼的下洗和螺旋桨滑流及其强度等因素的共同影响。对模型各部件的俯仰力矩特性及尾翼区流场细节进行详细分析可知,小迎角时飞机纵向静稳定性的下降是由于平尾受到机翼及襟翼较强的下洗作用而导致效率下降,而此时平尾没能进入滑流区,不能有效利用滑流区内高能气流来提高平尾效率。并且由于两个螺旋桨同为逆时针旋转,右侧平尾的贡献高于左侧平尾。为了验证这一结论,分别将螺旋桨向上平移0.7m和将平尾下移0.86m并进行数值模拟,结果表明平尾对模型纵向静稳定性的贡献均有增加。

大型运输类飞机后缘襟翼气动载荷特性分析

作者： 熊磊   刘洋   毛俊   来源： 空气动力学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 后缘襟翼   风洞试验   气动载荷   大型运输机   飞行试验   数值模拟  

描述： 后缘襟翼气动载荷计算是大型运输类飞机增升装置设计工作中的关键步骤之一。在新型民用运输机的研制与适航取证工作中,发现现有的襟翼载荷计算方法在某些特殊工况下并非足够保守。某型支线客机襟翼测压试飞中测得其巡航构型下襟翼气动载荷相对计算值有较为明显的增加。在分析对比了试飞与风洞试验的压力分布数据,并借助CFD工具进行定性分析后,最终证明气动载荷的增加主要由襟翼舱的密封失效所造成。以往载荷计算时,襟翼舱内部的襟翼表面压力通常赋值为0,这在襟翼舱保持密封时是可靠的;但在实际飞行中,襟翼舱处襟翼与机翼主翼面后缘之间的密封装置通常会由于制造或受载变形等原因失效,此外该位置附近的扰流板也会在飞行时浮动或偏转,这些都会导致襟翼舱内部气压降低到当地外界的静压值,使得巡航构型襟翼压力分布在头部有一个较为明显的平台式增加。另一型单通道干线客机通过低速风洞测压试验发现在小襟翼偏度构型时襟翼的法向气动力系数有明显增加,采用该试验结果作为输入,计算得到的考虑扰流板偏转影响的小襟翼偏度构型襟翼气动载荷,甚至超过了扰流板未偏转时所有增升构型下的襟翼最严重载荷。通过对压力分布数据及CFD计算得到的二维流场的分析,证明扰流板偏转造成襟翼载荷增加的主要原因是前者对后者的上洗效应。扰流板的偏转将增加其下游襟翼处的当地迎角,使得后者在小偏度时就接近其在大偏度时的法向力系数,之后由于小襟翼偏度构型时更大的襟翼设计速度与对应速压最终造成了载荷增加。针对上述两个问题提出了符合客观流动规律的方法进行补充和修正:在计算巡航构型襟翼载荷时,可在原有测压试验得到襟翼压力分布的基础上补充平顶型前缘分布作为载荷计算输入;而在计算小襟翼偏度增升构型襟翼载荷时,则可以采用工程方法预估扰流板偏转带来的载荷增量。上述方法已在实际工作中得到验证和应用。