飛機渦輪機
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-20
飛機渦輪機的實例教程
僅在過去的12個月里，該公司就與美國空軍簽訂了合同，以確定噴氣式渦輪機的打印參數，并開發出大批量的發動機MRO 3D打印機。
為了突出采用LENS的潛在成本節約，Optomec公司還在去年6月推出了一個投資回報率（ROI）評估工具。據稱，該成本計算器能夠為尋求在燃氣輪機MRO中改用DED的個人客戶評估自動化激光熔覆設備的盈利能力。
△Optomec的LENS技術能夠在現有零件上沉積額外的材料，使其成為航空航天MRO的理想選擇。照片來自Optomec公司。
優化渦輪機維修
由于可能與NDA有關的原因，Optomec公司沒有透露最新買家的名字，但它將該客戶描述為一個 "領先的供應商"，其在航空MRO市場的價值為370億美元。據了解，該客戶也是Optomec系統的現有采用者，它已經使用了五臺以上的3D打印機來維修飛機發動機和工業燃氣輪機中的渦輪機部件。
據Optomec公司稱，客戶計劃采用他們技術的自適應軟件和即時激光功率調整功能，為磨損的發動機部件提供精確金屬增材維修。客戶這樣做的目的是將渦輪機恢復到其原始制造商規定的規格，同時減少對打印在上面的金屬特性的干擾，提高終端部件的質量。
我們還相信，此舉將使這家航空供應商將兩個手動渦輪機維修過程合并為一個自動程序，從而降低其發動機大修成本。Optomec公司的系統每年能夠修復數以萬計的渦輪機，它的MRO裝置總數達到100個，它說這些機器現在是 "燃氣渦輪機行業的黃金標準"。
△阿提哈德工程公司的3D打印MRO設施。照片來自阿提哈德工程公司。
展開 這不是科幻小說，離子引擎飛機真的被造出來了！
“曲率引擎”、“離子引擎”等等激動人心的科幻名詞，正在走進現實。
最近MIT又重新發明了飛機，實驗成果登上了《自然》雜志封面。
這架飛機翼展5米，總重量僅2.5公斤，甚至連一個行李箱的重量都不到，飛行高度也只有1米左右。但它卻是人類歷史上第一架由離子引擎推動的飛機。
麻省理工學院航空航天副教授Steven Barrett說：“這是有史以來第一個推進系統沒有活動部件的飛機。”
“這種飛機更安靜，機械構造更簡單，并且不會排放燃燒物。”
這架飛機究竟有何過人之處？它是一臺純固態發動機飛機：沒有旋轉部件，全靠一個叫“離子引擎”的東西驅動。
沒有風扇，全靠電池
離子引擎和渦輪風扇發動機有何不同？
普通飛機的發動機看起來就像是一個大號的吹風機，旋轉的風扇不斷把空氣吹向后方，為機翼提供升力。
離子發動機也是靠吹風，不過它沒有“風扇”，而是靠電場造出的“離子風”。
這種現象在生活中很常見，我們插電時冒出的電火花就是空氣被電離造成的。
電壓越高，離子被加速得越快。 Barrett教授的團隊使用了54節3.7伏鋰聚合物電池，大約能提供200伏特的電壓。但這點電壓對于離子引擎來說還是太低了。
為此，他們設計了一種能夠將電池輸出轉換為高壓電來推動飛機的電源。 通過這種方式，電池最終將輸出4萬伏的高壓。
把200伏直流電變成4萬伏高壓電，需要幾步？
逆變器：把直流電轉換成500~700千赫茲的交流電；變壓器：把低壓交流電轉化為高壓交流電，實驗中使用的是1:15倍升壓，將電壓升至7千伏；電壓倍增器：把交流電轉變成更高電壓的直流電，從7千伏交流電變成4萬伏直流電。經過這三步產生的電壓可以放出巨大的電火花，你甚至可以用它治療網癮（大誤）。
展開 蓋世小結：
自上世紀初年瑞士工程師比希發明渦輪增壓以來，渦輪增壓技術從最初應用于飛機和坦克發動機，到上世紀60年代美國通用將渦輪增壓技術引入汽車，再到70年代裝備渦輪增壓的保時捷911的誕生，國外零部件企業對渦輪增壓器的開發比國內要早很多，技術上也更成熟。而據了解，國內渦輪增壓應用領域，除了上汽和奇瑞起步較早，大多數自主品牌在2011年后才啟動汽油渦輪增壓發動機開發項目。而在當前渦輪增壓技術應用的基礎上，如何準確把握未來渦輪增壓發展趨勢，通過材料和工藝的創新緊跟市場發展的步伐，縮小和國外領先技術的差距，值得自主零部件供應商們深思。
來源：蓋世汽車
展開 本文研究的對象是該型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉子, 通過對轉子-支承建模, 使用SAMCEF專業轉子動力學分析軟件, 采用有限元素法分析了其轉子動力學特性, 包括轉子的臨界轉速計算、穩態不平衡響應分析、轉子穩定性分析等。驗證了其在工程應用方面的可用性及可靠性, 同時得出了分析其動力學特性的基本方法及結論。
1 結構簡介
該型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉子呈軸流輪轂式整體結構, 它由9級低壓壓氣機和1級低壓渦輪組成, 低壓壓氣機與低壓渦輪之間通過低壓渦輪軸連接并以花鍵傳遞扭矩(見圖1)。0 ～ 8級低壓壓氣機輪盤、葉片材料為鈦合金;低壓渦輪盤、葉片材料為高溫合金;低壓渦輪軸材料為馬氏體不銹鋼。低壓渦輪壓氣機轉子呈3點支承結構, 前支承采用徑向止推滾珠軸承, 支承點位于壓氣機0級輪盤前段, 由彈性支承、擠壓油膜阻尼器、滾珠軸承組成;中間支承采用滾柱軸承, 由擠壓油膜阻尼器、滾珠軸承組成, 支承點位于低壓壓氣機后軸徑后段;后支承采用滾柱軸承, 由彈性支承、擠壓油膜阻尼器、滾珠軸承組成, 支承點位于低壓渦輪軸后段。
2 計算模型
該型燃機低壓渦輪壓氣機轉子的3D模型較大,這將導致在網格劃分以及計算過程中花費大量時間,因此我們對本機組的計算采用2D軸對稱模型。在總體直角坐標系下建立二維軸對稱單元, 其種類有3節點或高階6 節點的三角形單元、4 節點或高階8 節點的四邊形單元。每個節點有9個自由度, 前6個自由度與梁單元一樣, 分別為沿旋轉軸線方向的拉伸和扭轉, 以及由彎曲而引起的其他2個方向的線位移和角位移。另外, 3個自由度與旋轉軸的橫截面變形有關, 分別為拉伸引起的徑向位移和彎曲引起的2個切向位移。同時, 使用這類單元可以很好地模擬轉子的“渦動效應” 。
建立總體直角坐標系(X , Y , Z )和局部圓柱坐標系(er, z , eθ)。
展開 為了獲得某型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉子的動力學特性，并驗證其穩定性及可靠性，本文使用ＳＡＭｃＥＦ／Ｆｉｅｌｄ軟件的轉子動力學分析模塊對該轉子進行了分析計算。根據機組實際運行的條件，計算了該機組轉子的臨界轉速、穩態不平衡響應、葉片丟失瞬態響應等。計算結果表明，臨界轉速安全系數合理；轉子系統選取的平衡量具有較小的振動幅值；轉子的瞬態響應結果驗證了結構方案的合理性，轉子系統具有較好的穩定性。得出了此轉子結構方案能保證低壓渦輪壓氣機穩定運行的結論
某型燃氣輪機低壓渦輪壓氣機轉子動力學分析.pdf
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使用 ANSYS CFX 對軸流式渦輪機進行穩態 CFD 仿真。對于湍流剪切應力傳輸模型使用。附上仿真結果文件可供下載
