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登錄葉盤耦合
關注創建者:振動磚家 創建時間:2016-12-06


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航空發動機渦輪葉片在每分鐘數萬轉的極限轉速和超1600℃高溫下高速旋轉,葉型輪廓偏差超過0.05mm即可導致發動機推力下降10%。針對航發葉片復雜自由曲面、葉盤密集陣列的嚴苛測量要求,中圖三坐標四軸聯動自適應掃描分析:
1.在XYZ線性軸基礎上集成高精度轉臺(C軸),形成四軸同步聯動系統。
可壓縮流與不可壓縮流高精度耦合仿真
為解決可壓縮流與不可壓縮流耦合仿真問題,針對發動機風扇、壓氣機、渦輪等高速可壓縮流與燃燒室及部件盤腔等低速不可壓流相互耦合仿真方法進行了研究。重點開展了燃燒室與渦輪部件耦合求解方法研究。
在第一階段,優先開發面向零件(如葉片、盤、葉盤/葉環和燃燒室等)的增材制造數值仿真模塊,主要用于大規模增材制造零件的翹曲變形與開裂預測、表面質量和成形尺寸精度控制等,提升一次打印成功率,需在已有有限元強度分析模塊基礎上,增加“生死單元”、基于體素的有限元網格劃分、固有應變優化算法、增材制造仿真模板等功能。
[13] 李琤,張弘韜,姜能惠.整車剛柔耦合懸架系統KC特性研究[J].機械強度,2022,44(3):649-657.
[14] 葉天之,姚黎明.基于ADAMS/CAR的多連桿懸架系統運動分析[J].制造業自動化,2019,41(5):106-110.
[15] 中國鐵路總公司.普速鐵路信號維護規則技術標準[S].北京:中國鐵道出版社,2015.
圖2 發動機整機及局部網格示例
可壓縮流與不可壓縮流高精度耦合仿真
為解決可壓縮流與不可壓縮流耦合仿真問題,針對發動機風扇、壓氣機、渦輪等高速可壓縮流與燃燒室及部件盤腔等低速不可壓流相互耦合仿真方法進行了研究。重點開展了燃燒室與渦輪部件耦合求解方法研究。
針對渦輪盤件制備技術,總結了雙性能渦輪盤、雙合金整體葉盤技術和等溫鍛造模具用材料的研究進展。此外,還介紹了在粉末高溫合金高通量實驗和表征以及蠕變行為等方面的研究進展。
美國的聯邦航空規則FAR33.94要求:在最高工作轉速下,葉片從葉根(對于整體葉盤則至少是葉片的80%處)斷裂,發動機必需具有包容斷葉的能力,并要求發動機在不起火、安裝架不脫落的情況能繼續工作15s,除非發動機損傷誘導自動停機。
學者對配流盤、殼體結構等進行優化設計,取得了良好的降噪效果。但是這種優化設計依賴工程經驗、針對性較差、推廣應用難度較大。為了更有針對性的開展軸向柱塞泵的降噪優化設計,需要對其振動和噪聲特性進行預測。
Liu 等[8] 對離心壓縮機葉輪葉片進行了氣動載荷和離心載荷耦合的有限元分析,得到了葉片疲勞壽命預測結果。卜嘉利等[9] 基于ABAQUS 有限元分析軟件研究了某型發動機風扇轉子葉片在室溫下的疲勞性能。牟園偉等[10] 通過ANSYS 分析了外物損傷葉片的初始裂紋形態對疲勞壽命的影響。
圖1 核心機計算模型示意
在壓氣機與渦輪的幾何建模中,保留由葉型、端壁、機匣所形成的主流流道,省略級間引氣、盤腔引氣、端壁泄漏、氣膜冷卻等次流流道與對應空氣流量的變化。