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- 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。