翅片结构对航空活塞式风冷发动机缸体强度与传热性能的影响

作者： 雷基林   肖顺文   邓伟   邓晰文   田鏖   董林   来源： 农业工程学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 散热翅片   缸体   传热   强度   流固耦合   风冷发动机  

描述： 航空活塞式风冷发动机由于结构紧凑、体积小、质量轻等优势，在通用航空、农业等领域得到广泛运用。针对航空活塞式风冷发动机热负荷问题，该研究以某水平对置四缸四冲程航空活塞风冷汽油机为研究对象，试验测试了标定功率工况下发动机缸内压力，结合缸压试验数据与风冷发动机缸体的结构与传热特性，搭建一维仿真模型，计算获得了缸内燃气侧边界条件。采用热电偶法测试了标定功率工况下缸体关键区域的工作温度，结合缸体温度测试数据与缸内各位置的温度和传热系数，建立流固耦合仿真模型。选择翅片厚度、翅片间距、翅片长度3个主要结构参数分析其对缸体结构强度及传热性能的影响。结果表明，翅片结构对缸体的强度及传热性能影响较大，翅片厚度增大使得温度最大下降19.8℃、应力最大下降33.0 MPa。以翅片厚度、翅片间距、翅片长度3个翅片主要结构参数为因素设计正交试验，计算结果表明，翅片长度变化对缸体温度影响最大；选取最优值优化后与原机相比温度最大下降18.2℃。翅片厚度对翅片强度影响最大，选取最优值优化后与原机相比热应力最大下降50.1 MPa。研究结果可为航空活塞风冷发动机散热翅片的设计与优化提供参考依据。

翅片结构对航空活塞式风冷发动机缸体强度与传热性能的影响

作者： 雷基林   肖顺文   邓伟   邓晰文   田鏖   董林   来源： 农业工程学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 散热翅片   缸体   传热   强度   流固耦合   风冷发动机  

描述： 翅片结构对航空活塞式风冷发动机缸体强度与传热性能的影响

考虑流固耦合效应的航空发动机风扇叶片应力数值模拟与试验测量研究

作者： 张帅   张强波   董江   文敏   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   风扇转子   试验测量   叶片应力   流固耦合   数值模拟  

描述： 航空发动机风扇转子在高压比、高转速、高负荷的级环境中工作时,存在叶片固体域与流体域之间强烈的耦合作用。针对风扇工作中的流固耦合问题,采用基于流固耦合的数值模拟方法对风扇叶片的结构特性进行模拟,研究考虑流固耦合效应前后叶片结构特性的变化。通过风扇转子加减速试验测量叶片表面测点应力变化,并将数值模拟与试验测量结果进行了对比分析。分析结果表明:考虑流固耦合效应后叶片表面的受力情况变化较大,导致叶片表面的应力与变形分布产生较大的变化;仅考虑离心力作用的计算方法得到的应力值与试验测量值误差最大达到50%,而考虑流固耦合效应的计算值误差在10%左右;考虑叶片流固耦合效应得到的应力分布更满足实际工程应力与强度分析要求。

航空永磁电机风冷-热管复合冷却技术研究

作者： 陈祖涛   余中军   付佳   杨君坦   刘斌   来源： 电机与控制学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 温度场   电机冷却   无人机   热管   流固耦合   风冷技术  

描述： 针对无人机(UAV)用旋翼电机产热高但结构紧凑、散热困难的问题，设计一种新型风冷-热管复合冷却系统，介绍了冷却系统的设计思路并对其冷却性能展开研究。以一台无人机用外转子永磁电机为研究对象，采用仿真与实验结合的方法，首先评估电机风冷系统性能，建立电机三维全域流场仿真模型，分析不同转速下电机内部流场特征；然后以流场计算结果为边界条件，基于局部模型分析电机单一风冷系统的冷却效果，并搭建实验平台对其冷却效果进行测试，验证了仿真方法的准确性；最后提出一种风冷-热管复合冷却技术，仿真分析了不同方案的冷却效果。研究表明，相对于满槽布置，将热管元件半槽布置于定子槽底具有更高的性能代价比，能使电机绕组稳定温升有效降低15 K,达到了高效冷却的目的，能有效提高电机的功率密度。

考虑流固耦合效应的航空发动机风扇叶片应力数值模拟与试验测量研究

作者： 张帅   张强波   董江   文敏   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   风扇转子   试验测量   叶片应力   流固耦合   数值模拟  

描述： 航空发动机风扇转子在高压比、高转速、高负荷的级环境中工作时,存在叶片固体域与流体域之间强烈的耦合作用。针对风扇工作中的流固耦合问题,采用基于流固耦合的数值模拟方法对风扇叶片的结构特性进行模拟,研究考虑流固耦合效应前后叶片结构特性的变化。通过风扇转子加减速试验测量叶片表面测点应力变化,并将数值模拟与试验测量结果进行了对比分析。分析结果表明:考虑流固耦合效应后叶片表面的受力情况变化较大,导致叶片表面的应力与变形分布产生较大的变化;仅考虑离心力作用的计算方法得到的应力值与试验测量值误差最大达到50%,而考虑流固耦合效应的计算值误差在10%左右;考虑叶片流固耦合效应得到的应力分布更满足实际工程应力与强度分析要求。

航空发动机管路系统动力学特性综述

作者： 汪博   高培鑫   马辉   孙伟   林君哲   李晖   韩清凯   刘中华   来源： 航空学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   动力学   卡箍阻尼   管路系统   卡箍刚度   流固耦合  

描述： 航空发动机管路系统主要承受来自机匣和管内流体的耦合激励作用，不同位置机匣传递的基础激励不同，如高低压转子振动、气动载荷、燃烧室火焰脉动和气动噪声激励等，管内流体激励包括介质压力脉动及管路形状改变造成的介质冲击载荷等；同时不同管型的管路通过卡箍、支架、接头等连接部件与机匣和附件相连，存在大量的结构耦合，这些都极易引发管路系统在多源载荷激励下的振动超限，诱发管路及卡箍产生裂纹等故障。为了提高管路系统服役期间的可靠性，在设计阶段需要开展动力学优化设计，并提出相应的设计标准及规范。目前管路系统动力学方面的研究主要聚焦在飞机、舰船及其他输油管路，针对航空发动机管路系统动力学特性的研究相对较少，对管路系统主要支撑部件卡箍静力学及动力学特性表征、弹支边界管路系统动力学特性、流固耦合管路系统动力学特性及管路系统动力学优化这4个方面的研究现状进行了总结与展望，旨在为航空发动机复杂管路系统设计及振动控制提供理论支持和技术指导。

航空发动机管路系统动力学特性综述

作者： 汪博   高培鑫   马辉   孙伟   林君哲   李晖   韩清凯   刘中华   来源： 航空学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   动力学   卡箍阻尼   管路系统   卡箍刚度   流固耦合  

描述： 航空发动机管路系统主要承受来自机匣和管内流体的耦合激励作用，不同位置机匣传递的基础激励不同，如高低压转子振动、气动载荷、燃烧室火焰脉动和气动噪声激励等，管内流体激励包括介质压力脉动及管路形状改变造成的介质冲击载荷等；同时不同管型的管路通过卡箍、支架、接头等连接部件与机匣和附件相连，存在大量的结构耦合，这些都极易引发管路系统在多源载荷激励下的振动超限，诱发管路及卡箍产生裂纹等故障。为了提高管路系统服役期间的可靠性，在设计阶段需要开展动力学优化设计，并提出相应的设计标准及规范。目前管路系统动力学方面的研究主要聚焦在飞机、舰船及其他输油管路，针对航空发动机管路系统动力学特性的研究相对较少，对管路系统主要支撑部件卡箍静力学及动力学特性表征、弹支边界管路系统动力学特性、流固耦合管路系统动力学特性及管路系统动力学优化这4个方面的研究现状进行了总结与展望，旨在为航空发动机复杂管路系统设计及振动控制提供理论支持和技术指导。

基于流固耦合的航空导叶作动筒振动特性分析

作者： 曹洋   王泽坤   刘鹏举   赵振   孔祥龙   满春雷   姚静   来源： 燕山大学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 随机振动   导叶作动筒   接触刚度   共振检查试验   流固耦合   非线性模态  

描述： 的位置发生变化，对第二、三阶的固有频率影响较大。完成共振检查试验，实测固有频率与仿真结果对应良好，验证了有限元分析模型的准确性。基于模态结果，根据航空标准建立随机振动仿真模型，得到关键结构件在3σ下的应力及变形响应，为导叶作动筒结构优化设计提供依据。

飞机薄壁构件铆接干涉配合的数值模拟

作者： 符文科   马贵春   王迎   来源： 兵工自动化 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 有限元分析   干涉配合   数值模拟   铆接  

描述： 为提高飞机铆接工艺试验的预见性,建立飞机薄壁构件铆接干涉配合的数值模拟模型。该模型应用有限元软件ANSYS LS-DYNA,数值模拟单个铆钉在铆接干涉配合中的动态过程,分析在不同外伸量的工艺参数下与所形成的干涉量的关系以及相对应的铆接疲劳寿命。仿真结果表明:在满足相同的墩头尺寸和外观要求下,外伸量为1.1D~1.2D之间时铆接的干涉量均匀分布且铆接的质量最高,疲劳寿命增益最大。

飞机机翼-机身连接结构受力特性分析研究

作者： 叶聪杰   杜艳梅   于振波   来源： 民用飞机设计与研究 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 受力特性   有限元分析   梯形板  

描述： 机翼-机身连接结构作为飞机设计中最重要的一环,应当准确分析其受力特性,合理设计其连接结构。基于有限元计算结果对A、B两种机翼-机身连接结构形式进行受力特性研究,分析表明B结构的机翼后梁后梯形板(或A结构前三角板)分担了部分载荷,减轻了后梁站位加强框承受的载荷。B结构连接刚度相对柔性,减小了后梁处协调变形的影响。A结构设计了后三角板,通过后三角板将起落架部分机构与机身的连接,后三角板分担了部分起落架载荷,对于机身的内力均匀分布是有利的。