压气机叶片的砂尘冲蚀损伤部位的预测方法研究

发布时间：2021-06-22 02:15

　　飞机在砂尘地带工作时会吸入大量含砂气流,砂尘进入压气机后对叶片的冲蚀会造成永久性的磨损、叶片表面的点蚀以及前缘破损,增加叶片表面粗糙度和叶片通道的总压损失,改变发动机的总体性能,对发动机造成极大损伤。对于旋转部件中砂尘飞行轨迹及碰撞位置的研究有助于提高叶片表面损伤位置的认识,获得砂尘飞行及碰撞位置的一般规律。本文以某型轴流压气机为研究对象,通过开展砂尘在该轴流压气机模型中飞行轨迹的数值模拟得到其碰撞位置的一般规律对研究压气机叶片抗冲蚀性能具有重要的参考价值。本文结合理论分析、试验与数值仿真完成了以下工作:（1）进行了砂尘在流场中的受力分析,并建立流场数据库以及碰撞反弹数据库。通过分析流场对砂尘的作用并基于颗粒轨道模型获得了砂尘运动过程中受力;通过采用Numeca流场计算软件,获得了计算模型流场节点参数;通过碰撞反弹试验台,开展了不同粒径砂尘在不同入射条件下与钛合金平板的碰撞反弹试验,获得了不同入射条件下砂尘的反弹参数;以VC++为研究平台建立了流场数据库与碰撞反弹数据库。（2）基于颗粒轨道模型及拉格朗日法编写砂尘运动轨迹计算程序,并计算了单颗砂尘在压气机流道中的飞行轨迹及与叶片的碰撞位... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

球形搜索示意图

距离最近壁面的距离，S 是涡度的大小，且wf 如下式：16636 631wwwcf gg c 6w2g r c r r02 20rS k d .20至方程式 2.33中常数为：1 21 21b bwc cck ，20.3wc ，32wc 10.1355 ，20.622bc ， k 0.411， 2/3。体运动方程适用于以下边界条件：固壁面无滑移条件，进口边界的可以根据进口条件，以及流动情况推出。方程后需在 NUMECA 软件构件计算域，对轴流压气机进行全三维程中，采用单通道与旋转周期性边界结合的方式进行计算，以节约的收敛，叶轮进出口需有一定长度的延伸段。典型的带进口导叶及如下：

砂尘与壁面碰撞反弹特性数据主要来源于所开展的砂尘与钛合金板碰撞反弹试验，通与调用碰撞反弹数据库解决了求解砂尘与壁面、叶片发生碰撞后的运动轨迹这一重要难提高程序计算效率具有极其重要的作用。3.3.1 砂尘与钛合金平板碰撞试验本文试验使用的冲蚀设备为“碰撞反弹试验台”。该试验台主要由气源系统、砂尘发射装验件夹持装置、砂尘碰撞过程拍摄装置和控制系统等功能系统组成。砂尘发射装置的设计了空气炮的设计思路，该装置由高压空气提供动力，采用高压空气加速弹托，弹托携带方式，将砂尘加速至设定速度。发射装置前端设计有弹托分离器，其作用之一在于将弹在空气炮口，其作用之二在于阻挡加速管路中的来流。通过使用弹托加速砂尘的方式，既能有效的减少气流对碰撞反弹过程的影响，又能避免在管道中与管壁的碰撞，保证砂尘碰撞前的完整性。试验舱中装配有试验件装夹装置，该采用可调角度的试验装夹板，可以快捷的改变砂尘的入射角度，试验舱采用透明玻璃仓证高透光率的同时，不遮挡拍摄视场。控制系统由两台计算机和一个控制箱组成，其中一算机配合控制箱控制气路阀门开合，另一台计算机控制高速摄像机。试验台如图 2.11 所


本文编号：3241907