民用大涵道比涡扇发动机整机振动特性研究

发布时间：2020-03-30 18:41

【摘要】：航空发动机整机振动是影响发动机工作状态的主要因素,整机振动超标会使发动机内部结构受到损伤,从而影响飞行安全性。发动机整机建模仿真分析成为研究发动机整机振动特性的重要方法,而复杂的内部结构使得发动机整机振动仿真分析速度慢、计算量大,本文通过建立发动机整机三维模型,结合振动载荷传递路径分析方法和有限元分析方法,对发动机在不同工况下的振动特性进行了分析计算,主要研究工作体现在:首先研究发动机内部结构并利用UG.NX10.0建立整机三维模型。其次研究传递路径分析方法基本原理,对比各传递路径分析方法优缺点,选用工况传递路径分析方法(OTPA,operational transfer analysis)作为理论基础,建立发动机整机OTPA模型,并通过路径插入损失法对其内部系统进行振动贡献量分析。之后对影响发动机整机振动传递的因素进行影响因素分析,找到激励频率对发动机整机振动的影响规律并确定承力部件刚度。最后对发动机整机三维模型和OTPA模型进行准确性的验证,并通过改变不同的振动激励输入来分析在不同振动激励情况下的发动机整机振动载荷传递路径。研究结果表明:建立的发动机整机三维模型和OTPA模型考虑到实际发动机结构,通过仿真分析验证了模型准确性。利用编程方法计算发现激励频率对整机振动的正比例关系,并确定了有效控制发动机振动的安装节和轴承刚度。同时对发动机整机传递路径进行了分析,得出在不同输入载荷的激励下的发动机内部振动载荷传递的一般规律。所建立的发动机整机模型经过验证可用于控制发动机整机振动仿真分析,具有较强的工程意义。
【图文】：

为了有效的研究发动机整机振动传递路径，在不影响计算结果有效性的基础上需要将部分结构予以简化，如图2-1（b）所示为某型发动机内部示意图。如图 2-2 所示，根据发动机结构特性，分别对风扇转子、内机匣、外机匣、吊挂、安装节、推力杆等主要结构部件进行建模。图 2-2 涡扇发动机零部件仿真建模与实际工程存在一定差距，完全按照实际机械系统的受力情况进行分析难以实现，对机械系统进行载荷分析时，应该根据实际情况对机械系统的进行相应简化，去除对研究结果分析影响较小的非主要因素，，从而得到与实际情况相似的理论分析模型。所建立的模型须准确的反映工程问题的本质，并且在能够反映实际情况且保证计算结果准确性的情况下减少计算量，所以有必要对所建立的模型进行相应的简化。轴承作为连接转轴与机匣的重要部件，在传递发动机推力的同时也在传递由于转轴振动所产生的振动载荷，因此轴承的建模也应作为发动机整机模型的一部分。以中空柔性转轴代表发动机转子，在转轴的三个不同位置分别装有刚度?

（a）涡扇发动机示意图 （b）涡扇发动机剖面图图 2-1 涡扇发动机结构图空发动机内部构造复杂，零部件种类繁多，为了有效的研究径，在不影响计算结果有效性的基础上需要将部分结构予以示为某型发动机内部示意图。-2 所示，根据发动机结构特性，分别对风扇转子、内机匣、、推力杆等主要结构部件进行建模。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V235.13

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本文编号：2607907