微型涡喷发动机转子动力学特性研究

发布时间：2017-03-31 04:26

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【摘要】：微型涡喷发动机具有推重比高、尺寸小、转速高等多方面的特点,是一种高能量密度的动力推进装置,在各类无人机、巡航导弹及其它微小型飞行器中发挥着越来越大的作用,未来也将具有广阔的研究价值和应用前景。作为微型涡喷发动机的核心部件,转子系统的稳定性受到越来越多的关注和重视,转子系统的动力学性能直接影响到发动机的工作状态和使用寿命,因此,研究微型涡喷发动机的转子系统具有重要的科学意义和工程价值。 本文介绍了微型涡喷发动机及其转子动力研究方面的国内外发展现状。以某微型涡喷发动机的转子系统为研究对象,对其结构特点进行了分析,并利用Pro/E软件对该转子系统进行三维结构建模；采用有限元软件ANSYS对该转子系统进行有限元建模,基于模态分析理论对转子静态下的固有频率和振型进行计算,得到转子的一些固有特性；对发动机工作时转子的动力学特性进行计算,通过算例分析将理论计算结果与ANSYS仿真结果进行对比验证,考察ANSYS计算的可行性,进而分析转子在旋转状态下的性能变化,受力情况等,计算发现当转子旋转时临界转速比静态下有所提高。 对转子在实际工作中可能受到的不平衡进行模拟,进行典型工况下的转子系统谐响应分析,得到的结果可以为转子的平衡提供一定的参考；根据转子的平衡原理,采用适当的平衡方法和精度,结合实际转子的结构进行模型的力学简化,从理论上进行转子的动平衡。
【关键词】：微型涡喷发动机 转子动力学 模态分析 不平衡响应 动平衡
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V231.96
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 选题的背景和意义7-8
• 1.2 国内外研究和发展现状8-13
• 1.2.1 国外发展概况8-11
• 1.2.2 国内发展状况11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 2 转子系统仿真建模15-23
• 2.1 仿真对象的结构分析15-16
• 2.2 三维模型结构建模16-22
• 2.2.1 压气机17-19
• 2.2.2 涡轮19-21
• 2.2.3 其他转子部件21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 转子系统模态分析23-42
• 3.1 模态分析理论基础23-28
• 3.1.1 模态分析概述23
• 3.1.2 固有频率23-26
• 3.1.3 主振型26-28
• 3.2 模态分析的有限元法28-32
• 3.2.1 有限元法的基本思想28-31
• 3.2.2 模态分析的ANSYS应用31-32
• 3.3 ANSYS仿真计算32-41
• 3.3.1 建立有限元模型32-36
• 3.3.2 计算结果分析36-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 转子的动态特性分析42-54
• 4.1 转子动力学基础42-48
• 4.1.1 转子的涡动42-46
• 4.1.2 陀螺力矩46
• 4.1.3 考虑陀螺效应时的临界转速46-48
• 4.2 算例分析及验证48-50
• 4.2.1 算例分析48-49
• 4.2.2 ANSYS仿真结果49-50
• 4.3 结构强度分析50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 谐响应分析54-61
• 5.1 谐响应分析的目的和用途54
• 5.2 理论分析及算例验证54-58
• 5.3 谐响应分析的计算结果58-60
• 5.4 本章小结60-61
• 6 微型涡喷转子系统的动平衡61-66
• 6.1 旋转部件的平衡原理61-62
• 6.2 平衡精度62-63
• 6.3 转子的动平衡计算63-65
• 6.4 本章小结65-66
• 7 总结与展望66-68
• 7.1 本文总结66-67
• 7.2 课题展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 附录73

【参考文献】

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本文编号：278908