某型发动机液压管路耦合振动特性及模态分析与研究
本文关键词：某型发动机液压管路耦合振动特性及模态分析与研究
【摘要】：随着我国现代社会的快速发展,航空运输行业覆盖到了中小城市。发动机是飞机的核心部件,其科技水平的不断提高,保障了航空运输行业的飞速发展。液压管路系统被喻为航空发动机的“心血管”,对航空发动机的稳定运行起着举足轻重的作用,其工作性能一直是科技人员关注的焦点。本文以钛合金管路为研究对象,采用管梁模型进行建模,建立了航空发动机液压管路系统非线性振动的微分控制方程。创建了充液输流管的简化模型,基于三维不可压缩N-S方程和RNG k-ε两方程湍流模型对耦合模型进行稳态仿真,找到了管路流场的流动特性及流量、压力等参数对管路稳态响应的影响。在液压管路有预应力条件下对管路进行了模态分析,获得了液压管路模态主振型及固有频率,分析出应力集中的危险位置一般在进口附近。通过分析前四阶振动特性,得到高阶振动应力较大的规律。通过仿真与实验测试分析,总结出流量对管路振幅、应力的影响较小,而对固有频率的频率点影响较大,随着流量的提高,更容易引起共振,对管路系统造成了很大的威胁;压力对管路的振幅、应力影响较大,固有频率的频率点随着工作压力提高而增大,可能会使共振频率点发生漂移。通过液压管路振动实验台,对液压管路的振动特性进行实验测试分析。通过不同工况下的多次实验,确定了管路振动固有频率,将多次实验结果进行统计分析,并且把实验所得结果与仿真分析结果进行对比,两结果基本相符,从而验证了仿真分析的可靠性。本文还研究了液压管路在不同激振力作用下,振幅响应值与流量、压力的关系。实验表明:工作压力一定时,液压管路的振动幅值随流量的减小而降低;当流量一定时,液压管路的振动幅值随着压力的增加而提高。同时还表明:在不同的流量和压力作用下,液压管路的振动幅值均随着激振力的增加而增大。通过上述对液压管路振动特性的综合分析和实验研究可为液压管路设计提供参考依据。
【关键词】：液压管路 耦合振动 模态分析 振动实验
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V233
【目录】：
- 中文摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 1. 绪论10-16
- 1.1 引言10
- 1.2 液压管路耦合振动国内外发展现状10-11
- 1.3 液压管路耦合振动模型的研究状况11-13
- 1.4 引起管路振动的因素13
- 1.5 流固耦合求解方式13-14
- 1.5.1 流固耦合分类13-14
- 1.5.2 流固耦合求解方法14
- 1.5.3 耦合求解软件14
- 1.6 课题的选题意义和研究价值14-15
- 1.7 本课题的主要研究内容15
- 1.8 论文的创新点15
- 1.9 本章小结15-16
- 2. 管路振动相关理论简介16-21
- 2.1 流体基本控制方程16
- 2.1.1 连续性方程16
- 2.1.2 Navier-Stokes方程16
- 2.2 湍流模型简介16-17
- 2.3 管路非线性振动数学模型建立17-20
- 2.3.1 模型建立与简化17-18
- 2.3.2 流体与管路受力分析18
- 2.3.3 流体微元平衡方程:18-19
- 2.3.4 管道微元平衡方程19-20
- 2.3.5 管路运动微分方程20
- 2.4 本章小结20-21
- 3. 液压管路稳态特性分析21-41
- 3.1 稳态分析概述21-22
- 3.1.1 FLUENT模块概述21
- 3.1.2 流固耦合分析过程21-22
- 3.2 管路耦合分析22-29
- 3.2.1 建立实体模型22-25
- 3.2.2 模型格网划分25-27
- 3.2.3 FLUENT求解步骤27
- 3.2.4 管路模型的加载与约束27-29
- 3.3 液压管路稳态分析29-39
- 3.3.1 液压管恒压稳态分析29-34
- 3.3.2 液压管恒流稳态分析34-39
- 3.4 本章小结39-41
- 4. 液压管路模态分析41-63
- 4.1 模态分析理论41-42
- 4.1.1 模态分析基本理论41-42
- 4.1.2 模态分析过程42
- 4.2 模态分析的频率范围42
- 4.3 恒定压力时液压管的模态分析42-51
- 4.3.1 恒定压力时直管的模态分析42-47
- 4.3.2 恒定压力时弯管的模态分析47-51
- 4.4 恒定流量时液压管的模态分析51-60
- 4.4.1 恒定流量时直管的模态分析51-56
- 4.4.2 恒定流量时弯管的模态分析56-60
- 4.5 频率分析60-62
- 4.5.1 恒定流量模态频率分析60-61
- 4.5.2 恒定压力模态频率分析61-62
- 4.6 本章小结62-63
- 5. 发动机液压管路振动实验63-81
- 5.1 振动实验工作台组成及总体实验方案63-66
- 5.1.1 液压动力系统63-65
- 5.1.2 电气控制系统65
- 5.1.3 信号采集系统65-66
- 5.1.4 激振系统66
- 5.2 实验方案66-68
- 5.3 实验结果分析68-79
- 5.4 本章小结79-81
- 6. 结论与展望81-83
- 6.1 结论81-82
- 6.2 展望82-83
- 参考文献83-86
- 致谢86-87
- 作者简介87-88
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7 沈e，
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