航空发动机实验平台设计及其稳定性研究

发布时间：2017-09-23 18:30

  本文关键词：航空发动机实验平台设计及其稳定性研究

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【摘要】：航空发动机的研究具有极高的政治、经济和军事价值。近年来国家对航空领域高度重视,越来越多的高校相继涉足航空发动机相关研究工作,急需借助相关实验平台开展实验研究。目前国内各高校的相关实验平台绝大部分都是航空发动机的局部模拟,已不能满足更进一步的研究需求,而基于退役航空发动机的改造实验平台可满足研究需求。基于退役航空发动机实验平台的设计缺乏可供参考的资料。而基于退役航空发动机实验台没有了热能与机械能的转换过程,转子系统的速度还能转多高;转子旋转过程中引入的空气不经过燃烧过程,会对航空发动机产生怎样的影响,这些均缺乏理论分析验证。基于此,论文开展基于退役航空发动机实验台设计工作,并开展其稳定性研究,确保所设计实验台的可靠性,同时也为航空发动机动态特性研究提供参考。本文的主要研究内容为:(1)以某型退役航空发动机为本体,设计可用于多诱因航空发动机动态特性实验验证的实验平台,包括总体方案设计、驱动方案设计、剖切方案设计、测试方案设计、安全防护方案设计。(2)以实验平台中的航空发动机为研究对象,通过三维建模软件CATIA建立该航空发动机转子系统、静子机匣系统及整机三维模型,通过有限元分析软件对该航空发动机转子系统和静子机匣进行了模态分析,结果表明实验台所设计转速不在转子系统和静子机匣的共振区域内。(3)以转子不平衡理论为基础,建立了转子不平衡动力学模型,通过有限元分析软件,对该航空发动机双转子系统进行了稳态和瞬态响应分析。在进行稳态响应时通过在转子系统的不同部位施加不平衡力来分析转子系统不同部位对不平衡力的响应情况,得出该航空发动机转子系统在不平衡力的作用下的响应情况,为实验台的不平衡激励下的稳定运行提供了参考和依据。(4)以转子气动稳定性分析理论为基础,建立了气流激振力作用下转子系统稳定性分析的数学模型,对建立的转子系统数学模型进行分析求解,得出在不同转速下气流激振力对实验台转子系统稳定性的影响,验证了实验台在设计转速下的气流激振稳定性。(5)对改造后的某型航空发动机进行约束模态试验和振动实验,实验结果很好的地验证了仿真得出的结论,在设计的工作转速范围内,实验平台可以正常安全的运行。
【关键词】：航空发动机 实验台 模态分析 不平衡响应分析 气动稳定性分析
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 航空发动机试验平台研究现状12-13
• 1.2.2 航空发动机动态特性国内外研究现状13-16
• 1.3 论文主要研究内容16-19
• 第二章 基于某退役航空发动机的实验平台设计19-29
• 2.1 某退役航空发动机本体结构介绍19-20
• 2.1.1 转子系统简介19-20
• 2.1.2 静子机匣简介20
• 2.2 基于某退役航空发动机的实验平台设计20-28
• 2.2.1 总体方案设计20-21
• 2.2.2 驱动方案设计21-24
• 2.2.3 剖切方案设计24
• 2.2.4 测试方案设计24-26
• 2.2.5 安全防护方案设计26-27
• 2.2.6 实验平台功能及特点27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 基于有限元的航空发动机实验平台模态分析29-49
• 3.1 航空发动机实验平台三维实体建模29-33
• 3.1.1 CATIA软件介绍29
• 3.1.2 航空发动机实验平台三维实体建模29-33
• 3.2 航空发动机实验平台双转子系统模态分析33-44
• 3.2.1 双转子系统有限元建模33-34
• 3.2.2 有限元分析前处理34-38
• 3.2.3 模型的简化38-41
• 3.2.4 模态分析41-44
• 3.3 机匣模态分析44-47
• 3.3.1 静子机匣有限元建模44-45
• 3.3.2 模态分析45-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 航空发动机实验平台转子系统不平衡响应分析49-63
• 4.1 转子系统不平衡响应分析概述49-51
• 4.1.1 转子系统不平衡响应计算方法49-51
• 4.1.2 转子系统不平衡响应的影响因素51
• 4.2 转子系统稳态响应分析51-60
• 4.2.1 稳态响应有限元模型的建立52-54
• 4.2.2 仿真结果分析54-60
• 4.3 转子系统瞬态响应分析60-62
• 4.3.1 瞬态响应有限元模型的建立60-61
• 4.3.2 仿真结果分析61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 航空发动机实验平台气动稳定性分析63-71
• 5.1 气流激振力作用下系统稳定性分析概述63-66
• 5.1.1 气流激振力作用下失稳特点63-64
• 5.1.2 气流激振力作用下失稳机理64-66
• 5.2 航空发动机实验平台气流激振模型的建立66-68
• 5.3 航空发动机实验平台气流激振稳定性分析68-69
• 5.4 本章小结69-71
• 第六章 航空发动机实验平台稳定性实验研究71-83
• 6.1 实验台简介71
• 6.2 航空发动机实验平台约束模态实验71-78
• 6.2.1 试验模态分析基本原理71-73
• 6.2.2 模态试验方案73-75
• 6.2.3 模态试验过程75-77
• 6.2.4 模态试验结果及分析77-78
• 6.3 航空发动机实验平台振动测试试验78-82
• 6.4 本章小结82-83
• 第七章 总结与展望83-85
• 7.1 论文总结83-84
• 7.2 展望84-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-91
• 附录 攻读学位期间发表成果目录91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 袁璞;把多铎;徐海嵩;;磁拉力及油膜力作用下水轮机转子系统分析[J];人民黄河;2014年05期

2 王俨剀;王理;廖明夫;丁小飞;;双转子发动机转子-机匣碰摩振动特征研究[J];机械科学与技术;2014年04期

3 张淑敏;胡丽国;周海平;;超高速涡轮叶片失效分析及改进研究[J];导弹与航天运载技术;2013年03期

4 邓四二;付金辉;王燕霜;杨海生;;航空发动机滚动轴承-双转子系统动态特性分析[J];航空动力学报;2013年01期

5 弓可;余陵;汪杰;;基于Pro/E和ANSYS的某航空发动机转子模态分析[J];科学技术与工程;2012年31期

6 罗贵火;周海仑;王飞;杨喜关;;含滚动轴承的同向和反向旋转双转子系统动力学响应[J];航空动力学报;2012年08期

7 慕鹏;王克明;缪辉;艾书民;;有限元模型对双转子系统临界转速计算结果的影响[J];沈阳航空航天大学学报;2012年04期

8 缪辉;王克明;艾书民;赵帅;慕鹏;;双转子系统临界转速的有限元分析[J];沈阳航空航天大学学报;2011年05期

9 莫延;李全通;张斌;高星伟;;某型航空发动机双转子系统动力学特性计算[J];机械设计与制造;2011年07期

10 林海英;王井然;;发动机振动与偏磨故障分析和解决方法研究[J];噪声与振动控制;2010年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 胡绚;反向旋转双转子系统动力学特性研究[D];南京航空航天大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王艺;任意平面/曲面域上的高质量三角化网格生成[D];湘潭大学;2012年

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本文编号：906851