商用航空发动机管路的振动特性分析

发布时间：2020-11-11 15:26

　　 航空发动机管路是商用航空发动机的重要组成部分,其管路的可靠性直接影响了发动机整机的可靠性和安全性。航空发动机管路通常工作在高温和高压的环境之下,且发动机的振动会通过发动机机匣和管路固定支架传递给管路,造成对管路系统的持续振动激励,这些因素是造成管路失效的重要原因,为此,寻找有效分析方法,研究温度、压力作用下的航空发动机管路的振动特性,具有重要的工程应用价值。本文以商用航空发动机管路为研究对象,开展了航空发动机管路振动特性的研究。首先,通过流固耦合法和等效质量法等对简单液压管路的模态进行分析和对比,选取出可用于工程实际的简洁而有效的分析手段,为后续的分析建立基础,并研究了工程设计中不同设计因素(介质、压力、温度、管路形状等)对管路振动特性的影响,总结了影响规律并探讨工程中商用发动机管路设计需要注意的问题。然后,对某一典型的航空发动机管路进行模型简化和等效建模,采用等效质量法对该管路在常温无介质、常温有介质、加温无介质和加温有介质4种状态下的振动特性进行了分析,得到了4种不同状态下该管路的固有频率和振型。最后,设计相关试验,以上述航空发动机管路组件为试验对象,在同等条件下开展常温不通介质振动试验、高温不通介质振动试验、常温通介质振动试验、高温通介质振动试验,获得了4种试验状态下的试验数据,将其与有限元分析结果进行对比,验证了理论模型和分析方法的有效性。本文的研究工作可为工程中航空发动机管路的振动分析和试验提供参考,也可为后续工程中航空发动机管路的设计提供理论指导。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V231.92
【部分图文】：

第一章 绪论及意义作为飞机的动力来源，犹如飞机的“心脏”，是飞机有动力装置中它的技术含量最高、制造难度最大，为此”，它在一定程度上反映了一个国家的科技、工业以造的最复杂和最精密的工业产品[1]。管路作为航空发动机的“血管”，其数量众多，每台 250 根管路，主要用于发动机上燃油、滑油和空气介液压作动力、润滑介质以及防冰冷却气体等。在发动与发动机附件、机匣及其余管路彼此连接，并通过卡，构成较为复杂的管路系统，整个系统的结构完整性的工作可靠性[2]。

图 2.3 L 形管路结构图Fig2.3 L-type pipeline structure特性参数详见表 2.1 所示：表 2.1 管路特性参数表参数名称 参数值导管外径 114mm导管内径 102mm导管密度 9000kg/m3泊松比 0.34弹性模量 157GPa流体密度 872kg/m3体积模量 1.95GPa种方法对管路进行模态分析，其中等效质量法使用 Nastra ANSYS 进行分析。首先对管路进行有限元前处理，在 H

8 859 F — 870.37 F — 1.3% —9 970 883.75 881.53 9.8% -10.0% 0.3%10 1141 1133.2 1123.5 0.7% -1.6% 0.9%解析解和两种模态分析方法所得各阶固有频率的曲线对比图入下图所示：
【参考文献】

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本文编号：2879373