某型航空发动机涡轮叶片侵蚀及性能衰退研究
发布时间：2022-07-14 13:48
航空发动机高压涡轮叶片在飞机起飞状态下极易遭受到机场跑道残留物、空气悬浮粒子等造成的侵蚀损伤,高压涡轮叶片侵蚀损伤严重影响叶片强度和发动机性能,造成发动机工作异常,甚至引起灾难性后果。为明确粒径和粒子浓度对高压涡轮叶片造成的侵蚀区域和侵蚀程度,研究结合了国内外外物侵蚀试验、半物理实验和仿真成果,借助数值仿真技术和系统的研究方法对不同粒径、浓度的粒子进行DPM（Discrete Phase Model）数值模拟,系统地总结侵蚀粒子运动轨迹、侵蚀区域和侵蚀质量规律。研究内容及获得的结果有以下四方面:1、我国机场跑道平均风速在7m/s以上,为粒径小于500μm的粒子在平均风速中悬浮提供起飞条件,发动机唇口造成低压区为大直径（D≥500μm）粒子进入发动机提供了起飞条件。2、数值仿真中采用Lagrange法预测和追踪粒子轨迹表明小粒径（10μm~100μm）粒子倾向于跟随气流运动,对叶片造成轻微磨损。大直径（D≥100μm）粒子运动轨迹明显偏离气流路径,部分粒子在撞击叶片后发生回弹并对叶片和机匣造成多次严重损伤。3、粒子受到不同程度的离心力,导致粒子在进入转子通道后向上偏转,在叶片尾缘聚集并撞...
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 选题背景和意义
1.3 高压涡轮叶片侵蚀研究现状
1.4 本文研究的主要工作
第二章 高压涡轮叶片侵蚀分析
2.1 航空发动机工作及损伤防护
2.1.1 CFM56-5B4发动机工作概论
2.1.2 航空发动机外物损伤类型
2.1.3 常见外物损伤预防措施
2.2 高压涡轮叶片
2.2.1 涡轮叶片材料发展
2.2.2 高压涡轮叶片的工作原理
2.3 侵蚀粒子分析
2.3.1 粒子起动风速研究
2.3.2 我国风速统计
2.3.3 粒子碰撞分析
2.4 本章小结
第三章 涡轮叶片侵蚀有限元分析
3.1 有限元分析理论基础
3.2 涡轮叶片侵蚀有限元仿真步骤
3.3 涡轮叶片三维模型设计
3.3.1 SolidWorks2012简介
3.3.2 高压涡轮叶片的建模流程
3.4 涡轮叶片网格划分
3.5 高压涡轮叶片侵蚀数值仿真
3.5.1 仿真模型选择
3.5.2 仿真材料参数设置
3.6 高压涡轮气流运动及粒子追踪方法
3.7 本章小结
第四章 侵蚀规律及性能衰退影响
4.1 侵蚀粒子轨迹追踪
4.2 高压涡轮叶片粒子侵蚀区域
4.3 高压涡轮叶片侵蚀规律
4.4 粒子侵蚀对高压涡轮叶片性能影响
4.4.1 飞机起飞状态下涡轮效率变化
4.4.2 飞机起飞状态下侵蚀对涡轮效率的影响
4.5 本章小结
第五章 总结和展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]组织退化高压涡轮工作叶片持久试车风险分析[J]. 宋丙新,王轶,丁新星. 航空维修与工程. 2017(04)
[2]颗粒-壁面碰撞建模与数据处理[J]. 吴铁鹰,赵梦熊. 振动工程学报. 2014(04)
[3]叶片外物损伤的实验模拟及其疲劳强度的研究[J]. 刘超,赵振华,陈伟. 推进技术. 2014(03)
[4]雨水对飞机发动机的影响[J]. 陈光. 航空发动机. 2013(04)
[5]复合倾斜冲击冷却结构设计及应用[J]. 刘庆东,尤宏德. 航空发动机. 2012(05)
[6]航空发动机状态监控系统研究[J]. 郭迎清,李睿,薛薇. 航空发动机. 2010(05)
[7]涡轮叶片粗糙度对其性能衰退的影响研究[J]. 李本威,李冬,沈伟,王永华,蒋科艺. 航空计算技术. 2009(05)
[8]空气涡轮液体火箭发动机建模与仿真研究[J]. 潘宏亮,周鹏. 西北工业大学学报. 2009(04)
[9]国外航空涡扇发动机涡轮叶片热障涂层技术发展[J]. 徐庆泽,梁春华,孙广华,王志宏. 航空发动机. 2008(03)
[10]粒子分离器叶片涂层冲蚀磨损的数值模拟[J]. 邓瑛,闫晓军,聂景旭. 航空动力学报. 2007(12)
博士论文
[1]三维数值水池及船舶操纵性水动力数值计算[D]. 廉静静.大连海事大学 2013
[2]智能变形飞行器结构实现机制与若干关键技术研究[D]. 董二宝.中国科学技术大学 2010
[3]航空发动机叶片疲劳的损伤力学研究及外物损伤影响[D]. 周胜田.东北大学 2008
[4]民用飞机全寿命维修成本控制与分析关键问题研究[D]. 吴静敏.南京航空航天大学 2006
[5]仿螺旋肋片内冷通道流动与换热特性研究[D]. 邱庆刚.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]航空发动机涡轮叶片的强度分析和寿命预测[D]. 王小宏.兰州理工大学 2016
[2]民用航空发动机大修成本优化研究[D]. 张智华.中国民航大学 2016
[3]风力机叶片的设计与结构特性分析[D]. 马乐群.齐鲁工业大学 2015
[4]某改型航空发动机涡轮叶片碰磨分析与质量改进研究[D]. 刘军勇.湖南大学 2015
[5]涡轮叶片温度特征提取及其故障判别研究[D]. 胡杨.哈尔滨工程大学 2015
[6]Kevlar织物缠绕增强机匣包容性研究[D]. 牛丹丹.浙江大学 2015
[7]钛合金叶片外物损伤试验与数值模拟研究[D]. 张雪强.南京航空航天大学 2013
[8]基于阵列传感器的数据中心温度场可视化系统研究[D]. 沈华峰.浙江大学 2013
[9]发动机叶片抗外物损伤能力评估技术研究[D]. 葛宁.南京航空航天大学 2012
[10]涡轮叶片前缘气膜冷却性能研究[D]. 朱延鑫.南京航空航天大学 2012
本文编号：3661242
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 选题背景和意义
1.3 高压涡轮叶片侵蚀研究现状
1.4 本文研究的主要工作
第二章 高压涡轮叶片侵蚀分析
2.1 航空发动机工作及损伤防护
2.1.1 CFM56-5B4发动机工作概论
2.1.2 航空发动机外物损伤类型
2.1.3 常见外物损伤预防措施
2.2 高压涡轮叶片
2.2.1 涡轮叶片材料发展
2.2.2 高压涡轮叶片的工作原理
2.3 侵蚀粒子分析
2.3.1 粒子起动风速研究
2.3.2 我国风速统计
2.3.3 粒子碰撞分析
2.4 本章小结
第三章 涡轮叶片侵蚀有限元分析
3.1 有限元分析理论基础
3.2 涡轮叶片侵蚀有限元仿真步骤
3.3 涡轮叶片三维模型设计
3.3.1 SolidWorks2012简介
3.3.2 高压涡轮叶片的建模流程
3.4 涡轮叶片网格划分
3.5 高压涡轮叶片侵蚀数值仿真
3.5.1 仿真模型选择
3.5.2 仿真材料参数设置
3.6 高压涡轮气流运动及粒子追踪方法
3.7 本章小结
第四章 侵蚀规律及性能衰退影响
4.1 侵蚀粒子轨迹追踪
4.2 高压涡轮叶片粒子侵蚀区域
4.3 高压涡轮叶片侵蚀规律
4.4 粒子侵蚀对高压涡轮叶片性能影响
4.4.1 飞机起飞状态下涡轮效率变化
4.4.2 飞机起飞状态下侵蚀对涡轮效率的影响
4.5 本章小结
第五章 总结和展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]组织退化高压涡轮工作叶片持久试车风险分析[J]. 宋丙新,王轶,丁新星. 航空维修与工程. 2017(04)
[2]颗粒-壁面碰撞建模与数据处理[J]. 吴铁鹰,赵梦熊. 振动工程学报. 2014(04)
[3]叶片外物损伤的实验模拟及其疲劳强度的研究[J]. 刘超,赵振华,陈伟. 推进技术. 2014(03)
[4]雨水对飞机发动机的影响[J]. 陈光. 航空发动机. 2013(04)
[5]复合倾斜冲击冷却结构设计及应用[J]. 刘庆东,尤宏德. 航空发动机. 2012(05)
[6]航空发动机状态监控系统研究[J]. 郭迎清,李睿,薛薇. 航空发动机. 2010(05)
[7]涡轮叶片粗糙度对其性能衰退的影响研究[J]. 李本威,李冬,沈伟,王永华,蒋科艺. 航空计算技术. 2009(05)
[8]空气涡轮液体火箭发动机建模与仿真研究[J]. 潘宏亮,周鹏. 西北工业大学学报. 2009(04)
[9]国外航空涡扇发动机涡轮叶片热障涂层技术发展[J]. 徐庆泽,梁春华,孙广华,王志宏. 航空发动机. 2008(03)
[10]粒子分离器叶片涂层冲蚀磨损的数值模拟[J]. 邓瑛,闫晓军,聂景旭. 航空动力学报. 2007(12)
博士论文
[1]三维数值水池及船舶操纵性水动力数值计算[D]. 廉静静.大连海事大学 2013
[2]智能变形飞行器结构实现机制与若干关键技术研究[D]. 董二宝.中国科学技术大学 2010
[3]航空发动机叶片疲劳的损伤力学研究及外物损伤影响[D]. 周胜田.东北大学 2008
[4]民用飞机全寿命维修成本控制与分析关键问题研究[D]. 吴静敏.南京航空航天大学 2006
[5]仿螺旋肋片内冷通道流动与换热特性研究[D]. 邱庆刚.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]航空发动机涡轮叶片的强度分析和寿命预测[D]. 王小宏.兰州理工大学 2016
[2]民用航空发动机大修成本优化研究[D]. 张智华.中国民航大学 2016
[3]风力机叶片的设计与结构特性分析[D]. 马乐群.齐鲁工业大学 2015
[4]某改型航空发动机涡轮叶片碰磨分析与质量改进研究[D]. 刘军勇.湖南大学 2015
[5]涡轮叶片温度特征提取及其故障判别研究[D]. 胡杨.哈尔滨工程大学 2015
[6]Kevlar织物缠绕增强机匣包容性研究[D]. 牛丹丹.浙江大学 2015
[7]钛合金叶片外物损伤试验与数值模拟研究[D]. 张雪强.南京航空航天大学 2013
[8]基于阵列传感器的数据中心温度场可视化系统研究[D]. 沈华峰.浙江大学 2013
[9]发动机叶片抗外物损伤能力评估技术研究[D]. 葛宁.南京航空航天大学 2012
[10]涡轮叶片前缘气膜冷却性能研究[D]. 朱延鑫.南京航空航天大学 2012
本文编号：3661242
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