火焰筒浮动壁的随机振动特性研究

发布时间：2017-10-22 02:13

  本文关键词：火焰筒浮动壁的随机振动特性研究

  更多相关文章： 浮动壁 随机振动 APDL 功率谱密度 模态分析

【摘要】：随着航空发动机的研究发展,特别是对提高推重比的不断要求,导致航空发动机燃烧室的壁温问题越来越突出,为了确保燃烧室火焰筒的寿命与可靠性,需要一种新的冷却技术形式。浮动壁式火焰筒技术可以有效改善火焰筒壁温结构,提高空气的冷却效率。火焰筒内载荷很复杂,不可忽略浮动壁因振动而引起的结构破坏问题,因此需要对浮动壁进行振动特性分析。本文针对浮动壁模型进行随机振动特性研究,开展以下工作:一、以平板为研究对象,开展了随机振动响应分析和随机振动响应实验,实验结果与有限元仿真计算结果吻合较好,验证了模型和分析方法的正确性;二、对简化的浮动壁模型进行了模态分析,对比分析了边界条件变化以及温度场载荷对浮动壁模态频率的影响。结果发现:边界条件变化对其低阶模态频率有较大影响,对高阶模态频率影响不大;材料参数会随温度变化,导致温度场载荷对模型的模态频率影响很大。三、计算了四种不同压力分布载荷下浮动壁的随机振动响应结果,得到了浮动壁在每种载荷下的1σ解。通过计算特殊位置的响应功率谱密度,得到了易引起结构失效的危险频率,并根据结构响应值的大小,比较了结构在不同载荷下的可靠度四、分析了两种不同边界条件和温度场对浮动壁随机振动响应结果的影响,计算了各响应值的1σ解及结构特殊位置的响应功率谱密度。结果发现:不同位置处响应结果和模态振型有关;引入的局部刚度对结构响应结果影响很小;温度场对模型的模态频率和响应结果影响很大。本文的研究成果对浮壁式燃烧室火焰筒的浮动壁的随机振动特性研究有一定的参考价值。通过分析不同载荷和不同边界条件对浮动壁的随机振动响应结果的影响,得到了以概率的方式描述的结构最有可能出现的响应结果,并得到了危险部位的响应功率谱密度,这些数据对于求解结构的可靠度和寿命分析,具有一定的工程实践意义。
【关键词】：浮动壁 随机振动 APDL 功率谱密度 模态分析
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V231.92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 注释表14-15
• 缩略词15-16
• 第一章 绪论16-25
• 1.1 背景及研究意义16-17
• 1.1.1 研究背景16
• 1.1.2 研究的目的与意义16-17
• 1.2 国内外研究现状17-23
• 1.2.1 浮动壁式火焰筒结构的研究现状17-20
• 1.2.2 随机振动综述20-23
• 1.3 本文研究内容23-25
• 第二章 随机振动理论与分析方法25-43
• 2.1 引言25
• 2.2 随机振动基础知识25-28
• 2.2.1 随机变量的数字特征25-27
• 2.2.2 高斯分布函数27-28
• 2.3 功率谱估计28-31
• 2.3.1 经典功率谱估计28-29
• 2.3.2 经典功率谱估计方法的改进29-30
• 2.3.3 现代功率谱估计30-31
• 2.4 平稳随机激励下的响应31-35
• 2.4.1 脉冲响应函数法33-34
• 2.4.2 频响函数法34-35
• 2.5 随机振动算例分析35-42
• 2.5.1 分析方法35-37
• 2.5.2 算例分析37-42
• 2.6 本章小结42-43
• 第三章 随机振动特性实验及分析43-52
• 3.1 平板的随机振动特性实验及分析43-45
• 3.1.1 实验目的43
• 3.1.2 实验方法43-45
• 3.2 实验数据结果及分析45-50
• 3.2.1 水平谱45-47
• 3.2.2 斜线谱47-50
• 3.3 实验结果与ANSYS仿真计算结果对比分析50-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 浮动壁的随机振动分析52-76
• 4.1 引言52
• 4.2 浮动壁模型52-54
• 4.2.1 材料选择52-53
• 4.2.2 模型建立53-54
• 4.3 浮动壁模态分析54-57
• 4.4 浮动壁随机振动分析57-75
• 4.4.1 浮动壁受均布压力下功率谱为直线的载荷下响应58-62
• 4.4.2 浮动壁受压力变化功率谱为直线的载荷下响应62-66
• 4.4.3 浮动壁受均布压力功率谱为曲线的载荷下响应66-70
• 4.4.4 浮动壁受压力变化功率谱为曲线的载荷下响应70-75
• 4.5 本章小结75-76
• 第五章 边界条件对浮动壁随机振动响应影响76-91
• 5.1 引言76
• 5.2 边界条件对浮动壁随机振动的影响76-83
• 5.3 热环境下浮动壁随机振动分析83-89
• 5.4 小结89-91
• 第六章 总结与展望91-93
• 6.1 总结91-92
• 6.2 展望92-93
• 参考文献93-96
• 致谢96-97
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文97

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本文编号：1076289