某型航空发动机低压压气机转子二级叶片/盘应力分析

为了排除某型航空发动机低压压气机转子二级叶片故障,采用新的改型方案:将叶片根部加厚10%,从叶根到叶尖加厚程度逐渐减小,叶尖保持原来厚度不变;同时加强叶片凸耳。研究了改型前后叶片/盘的力学性能、校核了其强度及对盘的影响。结论是:改型前后叶片/盘上的应力分布规律无明显变化,应力大小符合设计标准,强度符合设计要求。     

轴流压气机低速模化设计的叶片造型

为了提高航空发动机高压压气机的气动性能,需要对高速压气机进行低速模化设计以开展试验研究.选取高压压气机后面级作为研究对象,给出了高压压气机低速模化设计的相似准则和模化设计流程,为低速模化设计提供了可以借鉴的准则.针对高速原型压气机设计工况点,制定模化设计目标,完成几何变换、通流设计、叶片造型及数值模拟.重点研究了叶片造型模化相似技术,在叶片造型设计上突破了几何相似的限制,通过三维积叠造型的设计方法保证了高低速压气机气动参数的相似性.研究为轴流压气机低速模化设计的叶片造型提供了可以借鉴的方法.     

某型航空发动机压气机叶片振动静频与动频的关系

以某型航空发动机压气机四、六级叶片为研究对象,考虑发动机实际工作时的温度及叶片扭向的影响,首先计算了压气机叶片振动的静频值及发动机特定转速下的动频值。通过函数拟合,得到了压气机叶片振动的动频与静频及发动机转速的关系式,给出了在更接近于实际工作状态下计算某型发动机任意转速下叶片动频的方法,指出了所得关系式与传统关系式相比,其优点在于既包括了温度的影响又恰当地反映了叶片扭向的影响。     

转子叶片撞击瞬态响应分析

以某型航空发动机高压压气机一级转子叶片为模型,采用解析方法,建立了正常工作中的转子叶片受折断叶片撞击时的动力学方程.确定了系统的边界条件,给出了受撞击叶片对冲击载荷响应的解析表达式,从而使得转子叶片受到来自内部折断叶片撞击时的瞬态响应可以被解析地获得.最后,通过一个算例进行了正常工作中的转子叶片受折断叶片撞击时的瞬态响应分析.计算结果表明:当发动机转速为10 000 r/min,撞击位置距叶根0.05 m,撞击时间0.02 s时,该长、宽、厚分别为0.07 m0、.03 m、0.005 m的转子叶片在撞击脉冲力作用下撞击点的最大瞬态位移可达0.002 92 m,不容忽视.     

总流量及分流比对某型风扇/压气机性能的影响研究

使用数值模拟方法研究了某型风扇/压气机组合体在不同总流量与分流比下的预估性能。程序框架使用改进的流线曲率法,通过基元叶片法+附面层修正+分流环效应三者耦合的方法,采用改良的损失与落后角模型,使计算结果更为精确,得出了总流量及分流比对某型风扇/压气机组合体性能的影响的一些结论。研究结果进一步证明了该方法对于存在内外涵道的风扇/压气机性能预估的有效性。     

RB211-24G燃气发生器VIGV机构的控制与调试

RB211-24G燃气发生器进口可调导向叶片(VIGV)机构由一个(MOOG)伺服阀控制的3个液压作动筒来调节其角度,从而使低压压气机第一级叶片始终处于设计状态,有效的防止了压气机的喘振。该系统通过RVDT(旋转可变差动传感器)来监控作动筒位置从而进行安全保护。本文基于玉门压气站更换新GG过程中对VIGV的调试,总结了VIGV控制原理及调试过程中的一些经验及方法。     

涡轴发动机悬臂型动力涡轮转子定点碰摩仿真

针对某型涡轴发动机动力涡轮转子的悬臂结构特征,基于ANSYS建立转子叶片-机匣有限元模型,并进行临界转速测试试验验证所建立模型的准确性.针对转子叶片-机匣可能出现的定点碰摩故障,以二次函数拟合叶尖-机匣间因机匣凸点产生的静态间隙变化,并基于静态间隙函数与分段线性碰摩力理论,建立动力涡轮转子叶片与机匣内壁的定点碰摩模型,同时考虑不平衡载荷,开展定点碰摩仿真.研究表明:在发生不平衡-定点碰摩故障时,区别于扭振,弯曲振动的基频幅值主要由不平衡故障引起;转轴中心点的弯振频谱图、扭振频谱图都出现倍频分量,且与转子每周碰摩次数相关的倍频幅值增大明显;此外,不平衡-定点碰摩故障还将导致接近系统扭振固有频率的扭振倍频幅值的分量增大.     

汽轮机带冠叶片阻尼振动特性的有限元分析

根据汽轮机叶片外形特点,在3D建模软件Solidworks中建立Z型叶冠单叶、成组叶片及整圈叶片的实体模型,通过ALGOR软件的机械运动仿真(MES)功能,计算带冠叶片组在不同冠间间隙、不同激励频率和幅值下的碰摩减振规律特性,并对所得结果进行分析。结果表明:通过冠间相互碰摩可有效减小叶片振动,当冠间间隙介于0.2 mm到0.5 mm之间时,碰摩减振效果最好;外部激振力对旋转产生的动应力影响较小,在特定的间隙值下,随激振力的变化叶片应力峰值变化较小。这些结论对汽轮机末级叶片的设计有重要的指导意义。     

航空发动机叶片残余应力监测及安全评定研究

针对航空发动机叶片的疲劳断裂问题,采用X射线衍射分析方法,对某型发动机压气机叶片进行了残余应力测试.分析了叶片表面不同部位残余应力随工作寿命和损伤情况的变化规律,探讨了将残余应力应用于叶片使用安全评定的可行性.结果表明,通过监测叶片表面残余应力,可以评估叶片的疲劳损伤状况,解决叶片的安全使用评定问题.     

大跨矿山法隧道长距离下穿高压燃气管技术

地铁隧道穿越重大地下管线已成为地铁工程中重要的技术问题,依托于青岛地铁8号线河套停车场出入线区间长距离穿越DN630高压燃气管的案例,由于场线隧道断面大、埋深浅,所处地层节理裂隙密集发育、稳定性差,普通施工方法必然会造成较大的燃气管沉降;同时高压燃气管对爆破振动较为敏感,如何控制爆破振速是设计难点。文中通过数值模拟与现场实测相结合的方法,借助大型岩土有限元分析软件Midas NX,对大跨隧道穿越燃气管进行数值模拟;同时对现有燃气管线进行监测,获得沉降及爆破振速变化曲线。经综合分析与对比后,结果表明:管线沉降限值8 mm及爆破振速限值0.5 cm/s可保证高压燃气管的安全;采用无工作室大管棚技术并辅助其他工法优化措施可有效地控制管线沉降;采用减振孔减振技术,同时洞内尝试大直径中空孔直眼掏槽、导洞法、周边眼加密等措施可有效地控制爆破振速。研究成果对指导类似矿山法隧道穿越重大管线及重要建构筑物的设计和施工具有重要的参考价值。     

多级跨声速轴流压气机几何参数化造型方法及增压特性分析

为发展高性能多级跨声速压气机先进设计体系，提出了压气机多圆弧叶型、多圆弧厚度分布叶型及修正NACA 6-系列叶型造型方法，利用NASA/GE研发的高效节能发动机E³高压压气机前6.5级的准三维设计数据，建立了相应的压气机三维几何参数化模型，并通过数值模拟研究了造型压气机在多个转速下的内部流动及增压特性。结果表明：在100%设计转速近最高效率点处，造型压气机的质量流量与设计目标及与原型压气机试验结果的误差分别为0.4%和0.6%,绝热效率的误差分别为1.9%和0.9%;造型压气机模拟及原型压气机试验所得总压比均低于设计目标；前排跨声转子叶片气动负荷过大导致激波脱体严重是压气机的主要设计不足，改善叶片气动负荷分布、缓解叶片溢流是提升压气机气动性能尤其是设计点总压比的有效方法。研究成果对开展多级跨声速压气机设计优化具有参考价值。     

压气机转子叶片与机匣碰磨试验研究

为探索某型压气机部件可能发生的转子叶片与机匣碰磨后果,确保压气机运行安全,结合该压气机叶尖间隙值以及压气机工况,进行了叶片与机匣的碰磨试验研究。试验结果表明碰磨发生后叶片可能发生变形,但压气机叶片和机匣仍可安全运行。     

级环境下离心压气机扩压器叶片气动优化设计

在级环境下采用人工神经网络和遗传算法在对设计工况下的离心压气机扩压器叶片型线进行了优化,并采用数值方法对优化前、后离心压气机级的气动性能进行了对比分析.结果表明:在设计工况下,优化后的叶片扩压器静压恢复系数提高了11.7%,总压损失系数减少了21.12%,离心压气机级绝热等熵效率提高1.64%,达到了86.01%;非设计工况下离心压气机的气动性能也有显著改善;优化后离心压气机级在设计转速下喘振裕度有所提高,阻塞裕度略有降低.     

新型稠油水环发生器维稳特性与结构优化研究

为了改善水环在输送稠油过程中易失稳的问题,提出了一种新型水环输送发生器,开展了水环维稳特性及优化研究.采用VOF模型进行模拟,根据水环成型原理建立了层流水环流动数值模型,并通过对比实验结果验证了该数值模型的正确性,据此研究了新型水环发生器不同间隙厚度的水环维稳特性和螺旋叶片对水环维稳特性的强化效果.结果表明:间隙厚度过大过小都不利于水环的形成和稳定,当流速为1m/s时,在直径为19mm管道中,发生器间隙为1.4mm所产生的水环较稳定,即间隙厚度与主管段直径比为3∶20时效果最好;采用螺旋叶片结构可以将水环稳定长度由150mm提高到500mm,增幅达2.3倍.     

某发动机高压压气机第三级转子叶片模态分析

选取某民用航空发动机高压压气机第三级转子叶片为分析对象,在介绍模态分析基本理论的基础上,于有限元软件ANSYS Workbench中建立起叶片的三维有限元模型,并对叶片的固有模态及共振特性进行了数值分析,得到该叶片在静止情况下、常用转速工况下的固有频率和振型。最后分析了该级叶片前后的整流环静叶在气流通道中形成的尾流激振力,对该级转子叶片的影响,画出叶片共振图。利用共振图可以找出共振时,叶片的频率、振型和激振力频率,为后续结构分析和排故提供依据。     

燃气挤压器式辅助动力源起竖装置建模及性能

为缩短车载导弹发射装置起竖时间,降低系统装机功率,提出一种基于燃气挤压器式辅助动力源的快速起竖方案.建立描述燃气挤压器式辅助动力源起竖过程的气、液、机多物理系统耦合数学模型.在Matlab/Simulink中搭建燃气发生器内弹道求解模块,在AMESim中构建挤压式油箱、液压元件和机械机构仿真模型,以燃气发生器喷管质量流量和挤压式油箱燃气腔压力为传递变量,实现联合仿真,并基于原理样机试验对燃气挤压器仿真模型的有效性进行了验证.分析了起竖装置的快速性和功率特性,并与传统泵式液压起竖装置进行了对比.研究结果表明:新型起竖装置可在34.5 s内实现快速起竖,起竖时间缩短了42.5%,总装机功率仅为11.6 kW,降低了38.9%,大幅提高了系统的起竖速度,显著降低了系统的装机功率.      

加装叶片涡流发生器对变桨距风力机功率的影响

以风力机专用厚翼型DU99-W-405LM为对象,采用CFD方法对洁净翼型段及安装涡流发生器后的翼型段进行数值模拟.研究结果表明:在一定攻角范围内涡流发生器可有效推迟流动分离,提高翼型升力,降低阻力,改善叶片气动性能,并揭示了涡流发生器控制流动分离的机理.通过甘肃西滩风场1.5 MW风机安装涡流发生器前后功率试验数据对比分析,表明在风速7～10 m/s风力机功率增量最大,最大值达到181.42 kW,比安装前功率提高了28.8%,试验数据表明安装涡流发生器改善叶片的气动特性是有效的,可以提高风力机机组发电功率.     

微型涡轮发动机中压气机部件设计仿真及加工实验

设计了一种三维结构的离心式压气机,通过流体力学仿真软件FLUENT对其性能进行仿真,计算出该离心式压气机的动叶扩压比为1.86,从而验证了其结构的可行性.采用GH4169高温镍合金材料和微细电火花铣削工艺加工工艺,得到具有良好表面质量和精度的三维复杂曲面金属微型压气机,其直径为3.0 mm、高度1.5 mm、叶片的出口高度0.4 mm、厚度0.1 mm、叶片数为8.     

汽轮机叶片振动机理及防治

叶片是汽轮机的关键部件,又是最精细、最重要的部件之一.叶片受脉动蒸汽激振力的作用会产生强迫振动,当强迫振动的频率与叶片自振频率相同时即引起共振,导致疲劳断裂.汽轮机叶片激振分为:谐频激振、尾迹流激振、随机激振或宽频带激振、自激振效应及外力激振.消徐和防治汽轮机叶片振动的主要措施为:汽轮机叶片性能的提高和对激振源的控制.     

航空发动机某型号压气机叶片固有频率的研究

利用有限元法对航空发动机某型号压气机叶片的前二十阶固有频率进行了计算，并通过实验测出了叶片的前四阶固有频率，计算值和实测值基本吻合，为进一步分析叶片的振动响应和确定该型叶片的工作范围提供了依据。