燃机机匣安装边密封性研究

发布时间：2017-07-28 19:06

  本文关键词：燃机机匣安装边密封性研究

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【摘要】：航空发动机是一种构造复杂且对部件的细节性能要求很高的动力机械,是航空飞机飞行动力的主要来源,在航空工业的发展中处于核心地位。发动机内部各个机匣部件在安装边部位通过螺栓法兰连接为一个整体,在内部高温高压流体的作用下,安装边的法兰面会局部脱开并发生流体的泄露。因此,机匣螺栓法兰安装边密封性能是航空发动机性能评估的一项重要指标。提高螺栓法兰安装边的密封性能对于航空发动机安全、高效地运行有着至关重要的意义。螺栓法兰面之间的接触状况是考察的重点,需进行接触非线性计算得到接触应力和接触间隙。本文统一将接触间隙作为安装边密封性能评估的指标,在国内外螺栓法兰连接研究成果的基础上进行进一步探索。以某燃机机匣模型作为研究对象,基于现有的双层单螺栓法兰的连接刚度理论,使用ANSYS软件对机匣安装边进行了周向和纵向安装边的分割研究,并进行机匣典型试验件密封性能的影响因素分析以及预应力模态分析。本文内容分为四章：第一章介绍了国内外关于螺栓法兰连接研究的发展状况以及本文研究的意义。第二章简述螺栓法兰连接的基本理论,提出螺栓刚度的计算方法,将双层单螺栓法兰连接刚度的理论解和有限元解对比,将双层单螺栓法兰连接刚度的理论解等效处理应用于三层单螺栓法兰并和有限元解对比,误差在可接受的范围内,验证了ANSYS软件在模拟螺栓法兰连接这类非线性问题时的正确性。第三章分别对周向安装边和纵向安装边进行了分割研究,得到小段模型的周向长度或纵向长度和误差的关系,得到的结论是,所有分割模型的误差在15%以内,说明在研究某个参数对密封性能的影响时可用某小段模型代表整体机匣模型,省去整体模型参数修改的繁冗操作,提高设计效率。第四章以机匣典型试验件为研究对象,分别考察安装边厚度、孔边距、孔间距、螺栓尺寸、螺栓预紧力、连接件材料等设计参数对安装边密封性能的影响,提出提高密封性能的措施：增加安装边厚度、缩小孔边距和孔间距、增大螺栓尺寸和预紧力、提高连接件材料弹性模量,之后进行了预应力模态分析,考察设计参数对振型的影响,得到弯曲第一振型的影响参数：孔边距、孔间距、弹性模量,最后提出脱开间隙的泄漏量公式。
【关键词】：螺栓法兰连接 机匣 分割研究 密封性能
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V263
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 螺栓法兰连接的研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究发展状况9-11
• 1.3 本文研究内容11-13
• 2 螺栓法兰连接的基本理论13-23
• 2.1 受力和变形分析13-15
• 2.2 螺栓刚度15-16
• 2.3 层单螺栓法兰连接刚度16-19
• 2.3.1 层单螺栓法兰连接刚度理论解16-17
• 2.3.2 层单螺栓法兰连接刚度有限元解17-19
• 2.4 三层单螺栓法兰的连接刚度19-22
• 2.4.1 三层单螺栓法兰连接刚度理论解19-20
• 2.4.2 三层单螺栓法兰连接刚度限元解20-22
• 2.5 本章小结22-23
• 3 局部分割研究23-31
• 3.1 周向安装边分割研究23-28
• 3.1.1 周向分割周向安装边23-26
• 3.1.2 纵向分割周向安装边26-28
• 3.2 纵向安装边分割研究28-30
• 3.3 本章小结30-31
• 4 机匣典型试验件研究31-54
• 4.1 密封性能影响因素分析32-44
• 4.1.1 安装边厚度32-35
• 4.1.2 螺栓孔边距35-37
• 4.1.3 螺栓孔间距37-39
• 4.1.4 螺栓尺寸39-41
• 4.1.5 螺栓预紧力41-42
• 4.1.6 连接件材料42-44
• 4.2 预应力模态分析44-51
• 4.3 泄露量公式51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-57
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况57-58
• 致谢58-59

【参考文献】

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1 陈天敏;;有限元法在阀门中腔泄漏分析的应用[J];通用机械;2011年12期

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本文编号：585541