航空换热器交变载荷下疲劳特性研究

发布时间：2020-04-01 23:14

【摘要】：飞机运行时机载工况的复杂和恶劣程度远超地面换热器工作环境,航空换热器服役过程中面临的热疲劳与机械疲劳对换热器设备性能劣化有着重要影响,主要表现在相关疲劳机制形成后的换热器工作过程中,设备会滋长裂纹、结构开裂并导致发生泄漏。而疲劳断裂破坏所具备的累积性、隐蔽性和突发性的特征决定了设备疲劳不易在其使用过程中被及早察觉,这种情况下对航空换热器疲劳与寿命建立适用的评估方法并开展预测分析就具有了重要意义以及工程价值。本文结合理论分析、数值仿真以及实验研究三方面展开对航空换热器的分析和研究工作。论文主要研究工作内容如下:(1)总结了换热器主要的劣化形式及其作用机制,重点介绍航空换热器中的疲劳劣化及其机理,指出航空换热器复杂工作环境下所面临的疲劳机制主要为高温下的热疲劳和压力交变作用下的机械疲劳;(2)针对燃油-液压油换热器设计了多种工况的压力交变实验,得到产品在所设计的压力交变工况下的结构应力响应情况。同时进行的结构仿真分析计算结果与实验监测结果吻合程度较好,数值仿真计算能获得较为有效的结构对交变负载的动态响应特性;(3)针对空气-空气次级换热器实施了热动力实验,获取了产品结构上的热应力与应变数据;同时首先完成了换热器的共轭传热数值仿真计算,通过验证所获取的高温工况下的换热器内部温度分布结果,继而完成了对应结构上的热应力计算分析。对比验证得出热分析数值仿真计算结果与实验结果较为吻合,在此基础上获得的应力载荷谱数据能够满足换热器热疲劳下的寿命预测精度要求;(4)基于名义应力法开展了航空换热器结构全寿命疲劳分析,将结构静力分析与热分析得到的有限元结果输入nCode Designlife,得出复杂工作环境下的航空换热器剩余寿命仿真预估结果,所获得的结论对机载系统中服役的换热器疲劳寿命提供了预测依据。
【图文】：

热交换器发展历程

板束结构
【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】：2019
【分类号】：V245.3

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;换热器的改造试验[J];炼油设计简讯;1972年02期

2 朱家齐;;新型的碳化硅高温换热器能源消耗降低20%,产量提高10%[J];成都科技大学学报;1987年02期

3 王宗森;沈熊;徐元辉;毕树勖;;应用二维激光测速系统和可视化技术研究换热器流动和阻力特性[J];核科学与工程;1987年Z1期

4 刘人侃;;不锈钢换热器的应力腐蚀及预防措施[J];石油化工设备技术;1987年04期

5 张应豪;折流杆换热器的试验及其应用[J];石油化工设备;1988年01期

6 魏淑英;高压加氢换热器的结构[J];石油化工设备;1988年03期

7 汪晓昱;鼓泡式换热器的研制[J];压力容器;1988年01期

8 张仁贵;张玉柱;;高炉炉顶煤气显热回收可行性研究[J];唐山工程技术学院学报;1988年01期

9 熊巍峰;;RGH—Q换热器[J];上饶师专学报(自然科学版);1988年05期

10 万新明;国外冷凝锅炉研究概况[J];煤气与热力;1989年06期

相关会议论文 前10条

1 黄少球;李阳;朱志强;汪海;黄群英;FDS团队;;高温液态重金属铅锂换热器结构设计与应力分析[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年

2 刘睿;任晓庆;王宏超;赵希枫;郝玉密;;不同流量下室外换热器流路的优化设计[A];第九届中国制冷空调行业信息大会论文集[C];2018年

3 杜涵;;地源热泵地埋管换热器运行效果影响因素分析[A];2019供热工程建设与高效运行研讨会论文集（上）[C];2019年

4 石佳子;栾秀春;周杰;王俊玲;杨志达;;空间热排放系统泡沫炭换热器的设计与优化[A];第十五届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室学术年会论文集[C];2017年

5 刘银龙;付衍琛;闻洁;亓绍帅;;螺旋管式空气-空气换热器的设计和实验研究[A];中国航天第三专业信息网第四十届技术交流会暨第四届空天动力联合会议论文集——S07发动机热管理相关技术[C];2019年

6 宁兴盛;周霞;王志刚;林浩志;张东泓;尤秀美;;立式螺纹锁紧环式换热器现场拆卸技术[A];压力容器先进技术—第九届全国压力容器学术会议论文集[C];2017年

7 李成;李俊明;王补宣;;翅片换热器结构对冷凝式油气回收系统的影响[A];第九届全国空调器、电冰箱（柜）及压缩机学术交流会论文集[C];2008年

8 张萍;胡彬;;新型折叠扁管微通道换热器的性能研究[A];2017年中国家用电器技术大会论文集[C];2017年

9 孙小峰;刘斌;蔡景辉;;两种不同结构的CO_2冷风机性能比较[A];2013中国制冷学会学术年会论文集[C];2013年

10 杜心远;杨艺菲;丁国良;庄大伟;;高热流密度两相流微通道换热器结构设计优化[A];上海市制冷学会2017年学术年会论文集[C];2017年

相关重要报纸文章 前1条

1 饶艳;“干设计怕出错，，就不可能创新”[N];中国石化报;2017年

相关博士学位论文 前8条

1 董涛;微管道换热器内微流体的流动与换热[D];南京理工大学;2003年

2 刁乃仁;地热换热器的传热问题研究及其工程应用[D];清华大学;2005年

3 周森泉;换热器温差场均匀性原则及其应用[D];清华大学;1995年

4 文键;基于PIV技术的换热器内部场分布特性研究[D];西安交通大学;2006年

5 郑继周;弹性管束换热器各组件动态特性研究[D];山东大学;2007年

6 韩勇;(火积)减理论及其换热器优化研究[D];郑州大学;2017年

7 曲德虎;太阳能辅助空气源热泵蓄能系统特性研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

8 郭敏;基于温度场均匀原则的蓄热式地埋管换热器传热分析与优化[D];山东建筑大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈冀;航空换热器交变载荷下疲劳特性研究[D];南京航空航天大学;2019年

2 陈林;车载ORC系统换热器传热特性分析与研究[D];天津工业大学;2019年

3 张连伟;车载燃油面包烤箱开发设计[D];中国石油大学(华东);2017年

4 张勇;空气源热泵大面积换热器除霜研究[D];中国石油大学(华东);2017年

5 赵书培;基于复杂绕流管束的换热器开发及传热强化机制研究[D];郑州大学;2019年

6 刘荫泽;适用于航空发动机的一次表面换热器流动换热性能研究[D];上海交通大学;2017年

7 张婧宇;基于甲酸钾-硅胶复合干燥剂的除湿换热器性能研究[D];上海交通大学;2017年

8 曹伟;半解耦式除湿热泵及FAM除湿换热器的性能研究[D];上海交通大学;2017年

9 霍涧;蛋白质在换热器表面的结垢和清洗以及抑垢研究[D];苏州大学;2018年

10 王闪;同轴体组合换热器结构设计及热耦合分析[D];安徽工业大学;2018年

本文编号：2611087