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- 航空发动机涡轮叶片的包容试验和数值仿真
- 作者： 张伯熹 来源： 浙江大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 塑性动力学 航空发动机 叶片 数值仿真
- 描述： 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。
- 航空发动机叶盘结构强迫响应的数值仿真技术
- 作者： 姜睿 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 强迫响应 数值仿真 失调叶盘结构
- 描述： 叶盘结构是航空发动机中的常用部件。理论上的叶盘结构是周期对称结构，但是在实际情况下，由于加工误差、叶盘使用磨损以及材料的缺陷使得叶盘结构原本应该相同的各个扇区之间产生细小的差别，即产生失调现象。失调叶盘系统与协调叶盘系统的动态特性有很大的区别，其主要表现为振动局部化现象。而叶片作为叶盘系统的重要组成部分，由于其数目繁多、形体单薄成为叶盘系统中的断裂关键件。本文针对失调叶盘结构的动态特性与叶片本身的动态特性进行了数值仿真。为了对叶盘结构的动态特性进行数值仿真，本文以简单叶盘结构的协调有限元模型与失调有限元模型为例，利用ANSYS通用有限元程序对协调模型和失调模型进行了固有特性分析、谐响应分析以及瞬态动力学分析，发现失调叶盘模型不仅失去了协调模型所固有的节径特性，而且在受到外力激励的情况下出现了明显的振动局部化现象。为了了解单个叶片的动态特性，本文一共对三种不同叶片的动态特性进行了数值仿真。首先对NASA报告中的压气机转子叶片的强迫响应进行了数值仿真。通过仿真发现，进口压力值与动静叶的缘线匹配对叶片的强迫响应虽然有着密切的联系，但是并不具有一般的规律性。然后对某涡轮转子叶片的强迫响应进行了数值仿真。通过仿真发现，由于旋转所产生的离心力的作用，使得叶片的刚度变大，从而使得叶片的振动幅度变小。而且由于离心力所产生的应力要远大于由于其他激励所产生的应力。最后，为了了解叶片在非定常气动力的作用下的动态特性，对某试验涡轮转子叶片的强迫响应进行了数值仿真。一共计算了10种不同工况下叶片的强迫响应情况，并对结果进行了对比分析。
- 航空发动机机匣包容性理论和试验研究
- 作者： 范志强 来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 包容性 航空发动机 机匣 应变响应 数值仿真
- 描述： 方法——打靶试验和旋转试验器上的机匣包容性试验方法,建立了单层金属机匣包容性三维数值仿真方法。本文主要的研究工作包括: (1)针对机匣包容性试验的机匣和叶片所用的材料,进行了不同应变率下材料的冲击拉伸
- 航空发动机机匣包容性的试验研究与仿真计算
- 作者： 张晓峰 来源： 浙江大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 包容性 塑性动力学 航空发动机 叶片 数值仿真
- 描述： 本文主要研究航空发动机机匣对断裂叶片的包容性问题。 在90年实验基础上,本文又对四组不同尺寸单平板叶片和机匣的高速撞击模型进行了实验研究,得到四组实验结果。在四组实验中,叶片均被机匣成功包容。叶片在机匣上撞击出不同数目、深浅的凹坑。对于较高转速下飞断的长叶片,机匣上形成的第二个凹坑最深,叶片也卷曲厉害;而对于低速下飞断或者较短叶片,则一般会发生三次撞击,其中第一个凹坑最深,而叶片则没有很大的变形。叶片变形对撞击过程中机匣的受力情况影响很大。 结合90年和04年的实验研究数据,选取其中的四组,利用MSC.Dytran软件建立计算模型,对实验过程进行仿真模拟。计算结果和实验结果有较好的吻合,真实再现了叶片撞击机匣的过程,成功的预测了机匣的包容能力,验证了可使用仿真计算进行包容能力校核或设计新型包容结构。根据结构塑性动力学响应分析和叶片变形过程分析,指出叶片卷曲的形状对凹坑的分布起到决定性作用,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,将撞击过程分解为几个阶段,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、...
- 某型航空发动机燃油喷嘴雾化质量试验研究及其火焰筒头部仿真
- 作者： 陈俊 来源： 沈阳航空工业学院 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机 燃烧室 燃油喷嘴 供油特性 数值仿真 雾化特性
- 描述： 本文全面调研了国内外航空发动机和燃气轮机燃油喷嘴的现状和发展。根据国内航空发动机和地面燃机的研究和实际应用，本文研究了31φ发动机燃油喷嘴特性。通过对该喷嘴的较全面试验研究，得到了该喷嘴的供油特性、喷雾锥角的变化特点和液滴尺寸及其分布规律。结果表明：该喷嘴在低工况下由副喷口供油亦能保证良好的雾化质量且SMD约为13μm，在高工况下由主副喷口共同工作，SMD约为15μm；对于该型压力雾化喷嘴，液滴尺寸随着供油压力的增大而减小，当压力增大到一定程度时，液滴尺寸趋于不变；随喷射距离的增加，SMD减少；喷雾锥角基本不随压力改变而变化。本文还对主油路试验数据进行了拟合，得到了压力与索特平均直径SMD的简明关系，基本可以代表主、副油路共同工作的雾化质量，该公式可供工程估算参考。为了研究压力雾化喷嘴与燃烧室火焰筒头部气流结构的相互作用，本文还模拟了最大工作状态下的燃烧室，得到了该状况下的火焰筒头部温度场、速度场、油滴轨迹、停留时间和喷雾射程等重要特性，并给出了喷雾和火焰筒头部进气共同作用下的气流结构。这些结果为燃烧室和喷嘴的设计、改进和研发提供了可靠的参考依据和基础数据，具有一定的指导意义。