本文關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機實驗平臺設(shè)計及其穩(wěn)定性研究

  更多相關(guān)文章： 航空發(fā)動機 實驗臺 模態(tài)分析 不平衡響應(yīng)分析 氣動穩(wěn)定性分析

【摘要】：航空發(fā)動機的研究具有極高的政治、經(jīng)濟和軍事價值。近年來國家對航空領(lǐng)域高度重視,越來越多的高校相繼涉足航空發(fā)動機相關(guān)研究工作,急需借助相關(guān)實驗平臺開展實驗研究。目前國內(nèi)各高校的相關(guān)實驗平臺絕大部分都是航空發(fā)動機的局部模擬,已不能滿足更進一步的研究需求,而基于退役航空發(fā)動機的改造實驗平臺可滿足研究需求�；谕艘酆娇瞻l(fā)動機實驗平臺的設(shè)計缺乏可供參考的資料。而基于退役航空發(fā)動機實驗臺沒有了熱能與機械能的轉(zhuǎn)換過程,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的速度還能轉(zhuǎn)多高;轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中引入的空氣不經(jīng)過燃燒過程,會對航空發(fā)動機產(chǎn)生怎樣的影響,這些均缺乏理論分析驗證�；诖�,論文開展基于退役航空發(fā)動機實驗臺設(shè)計工作,并開展其穩(wěn)定性研究,確保所設(shè)計實驗臺的可靠性,同時也為航空發(fā)動機動態(tài)特性研究提供參考。本文的主要研究內(nèi)容為:(1)以某型退役航空發(fā)動機為本體,設(shè)計可用于多誘因航空發(fā)動機動態(tài)特性實驗驗證的實驗平臺,包括總體方案設(shè)計、驅(qū)動方案設(shè)計、剖切方案設(shè)計、測試方案設(shè)計、安全防護方案設(shè)計。(2)以實驗平臺中的航空發(fā)動機為研究對象,通過三維建模軟件CATIA建立該航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、靜子機匣系統(tǒng)及整機三維模型,通過有限元分析軟件對該航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和靜子機匣進行了模態(tài)分析,結(jié)果表明實驗臺所設(shè)計轉(zhuǎn)速不在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和靜子機匣的共振區(qū)域內(nèi)。(3)以轉(zhuǎn)子不平衡理論為基礎(chǔ),建立了轉(zhuǎn)子不平衡動力學(xué)模型,通過有限元分析軟件,對該航空發(fā)動機雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)分析。在進行穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時通過在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不同部位施加不平衡力來分析轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不同部位對不平衡力的響應(yīng)情況,得出該航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不平衡力的作用下的響應(yīng)情況,為實驗臺的不平衡激勵下的穩(wěn)定運行提供了參考和依據(jù)。(4)以轉(zhuǎn)子氣動穩(wěn)定性分析理論為基礎(chǔ),建立了氣流激振力作用下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的數(shù)學(xué)模型,對建立的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進行分析求解,得出在不同轉(zhuǎn)速下氣流激振力對實驗臺轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,驗證了實驗臺在設(shè)計轉(zhuǎn)速下的氣流激振穩(wěn)定性。(5)對改造后的某型航空發(fā)動機進行約束模態(tài)試驗和振動實驗,實驗結(jié)果很好的地驗證了仿真得出的結(jié)論,在設(shè)計的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),實驗平臺可以正常安全的運行。
【關(guān)鍵詞】：航空發(fā)動機 實驗臺 模態(tài)分析 不平衡響應(yīng)分析 氣動穩(wěn)定性分析
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V263.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 航空發(fā)動機試驗平臺研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 航空發(fā)動機動態(tài)特性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容16-19
• 第二章 基于某退役航空發(fā)動機的實驗平臺設(shè)計19-29
• 2.1 某退役航空發(fā)動機本體結(jié)構(gòu)介紹19-20
• 2.1.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)簡介19-20
• 2.1.2 靜子機匣簡介20
• 2.2 基于某退役航空發(fā)動機的實驗平臺設(shè)計20-28
• 2.2.1 總體方案設(shè)計20-21
• 2.2.2 驅(qū)動方案設(shè)計21-24
• 2.2.3 剖切方案設(shè)計24
• 2.2.4 測試方案設(shè)計24-26
• 2.2.5 安全防護方案設(shè)計26-27
• 2.2.6 實驗平臺功能及特點27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 基于有限元的航空發(fā)動機實驗平臺模態(tài)分析29-49
• 3.1 航空發(fā)動機實驗平臺三維實體建模29-33
• 3.1.1 CATIA軟件介紹29
• 3.1.2 航空發(fā)動機實驗平臺三維實體建模29-33
• 3.2 航空發(fā)動機實驗平臺雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模態(tài)分析33-44
• 3.2.1 雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元建模33-34
• 3.2.2 有限元分析前處理34-38
• 3.2.3 模型的簡化38-41
• 3.2.4 模態(tài)分析41-44
• 3.3 機匣模態(tài)分析44-47
• 3.3.1 靜子機匣有限元建模44-45
• 3.3.2 模態(tài)分析45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第四章 航空發(fā)動機實驗平臺轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應(yīng)分析49-63
• 4.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應(yīng)分析概述49-51
• 4.1.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應(yīng)計算方法49-51
• 4.1.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應(yīng)的影響因素51
• 4.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析51-60
• 4.2.1 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有限元模型的建立52-54
• 4.2.2 仿真結(jié)果分析54-60
• 4.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)分析60-62
• 4.3.1 瞬態(tài)響應(yīng)有限元模型的建立60-61
• 4.3.2 仿真結(jié)果分析61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第五章 航空發(fā)動機實驗平臺氣動穩(wěn)定性分析63-71
• 5.1 氣流激振力作用下系統(tǒng)穩(wěn)定性分析概述63-66
• 5.1.1 氣流激振力作用下失穩(wěn)特點63-64
• 5.1.2 氣流激振力作用下失穩(wěn)機理64-66
• 5.2 航空發(fā)動機實驗平臺氣流激振模型的建立66-68
• 5.3 航空發(fā)動機實驗平臺氣流激振穩(wěn)定性分析68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 第六章 航空發(fā)動機實驗平臺穩(wěn)定性實驗研究71-83
• 6.1 實驗臺簡介71
• 6.2 航空發(fā)動機實驗平臺約束模態(tài)實驗71-78
• 6.2.1 試驗?zāi)B(tài)分析基本原理71-73
• 6.2.2 模態(tài)試驗方案73-75
• 6.2.3 模態(tài)試驗過程75-77
• 6.2.4 模態(tài)試驗結(jié)果及分析77-78
• 6.3 航空發(fā)動機實驗平臺振動測試試驗78-82
• 6.4 本章小結(jié)82-83
• 第七章 總結(jié)與展望83-85
• 7.1 論文總結(jié)83-84
• 7.2 展望84-85
• 參考文獻85-89
• 致謝89-91
• 附錄 攻讀學(xué)位期間發(fā)表成果目錄91

【參考文獻】

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本文編號：906851