本文關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)多級(jí)聯(lián)調(diào)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性分析　出處：《中國(guó)民航大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：可調(diào)靜子葉片機(jī)構(gòu)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一,高壓壓氣機(jī)多采用多級(jí)可調(diào)靜子葉片系統(tǒng)來(lái)控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的喘振和失速。發(fā)動(dòng)機(jī)在非設(shè)計(jì)點(diǎn)工作時(shí),高壓壓氣機(jī)各級(jí)之間的流量不能匹配,導(dǎo)致氣流的不穩(wěn)定流動(dòng),產(chǎn)生喘振或顫振等不良現(xiàn)象,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)喘振時(shí),就會(huì)偏離正常的工作狀態(tài),嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生損傷,甚至出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火等嚴(yán)重故障。在工程應(yīng)用中,一般采用可調(diào)的進(jìn)口導(dǎo)流葉片和靜子葉片來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的流量和攻角,以擴(kuò)大穩(wěn)定裕度,改善發(fā)動(dòng)機(jī)的整體效率。發(fā)動(dòng)機(jī)喘振是氣流以大迎角流入壓氣機(jī),在葉背處形成嚴(yán)重的分離,引起壓氣機(jī)出口氣流壓力和流量強(qiáng)烈脈動(dòng)的周期性振蕩現(xiàn)象。為了使壓氣機(jī)在一個(gè)相對(duì)較寬的范圍內(nèi)工作,獲得最佳的性能,同時(shí)減小壓氣機(jī)的體積和重量,高壓壓氣機(jī)可調(diào)靜子葉片機(jī)構(gòu)通常設(shè)計(jì)成由一個(gè)主動(dòng)件驅(qū)動(dòng)多排靜子葉片按不同角度規(guī)律變化的多級(jí)聯(lián)調(diào)機(jī)構(gòu)。但是聯(lián)調(diào)機(jī)構(gòu)在工作過(guò)程中會(huì)受到各種因素的影響,如零部件尺寸及公差、間隙、運(yùn)動(dòng)副摩擦力等因素會(huì)對(duì)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性產(chǎn)生影響,使VSV系統(tǒng)產(chǎn)生故障。而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法存在研制成本高、周期長(zhǎng)的缺點(diǎn),因此有必要采用虛擬樣機(jī)技術(shù),對(duì)聯(lián)調(diào)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)特性分析。本文以CFM56-3發(fā)動(dòng)機(jī)的VSV(Variable Stator Vane)系統(tǒng)為研究對(duì)象,針對(duì)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)存在的調(diào)節(jié)精度誤差、運(yùn)動(dòng)副間隙、阻尼力等各種問(wèn)題,運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基本理論,利用CATIA建立調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的三維模型,在動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真,分析間隙、尺寸、阻尼力等因素對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的影響,然后利用ANSYS強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分功能,對(duì)部分剛性零件進(jìn)行柔化,創(chuàng)建所需柔性體,導(dǎo)入到ADAMS中實(shí)現(xiàn)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真,分析彈性件在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的影響和作用。最后進(jìn)行總結(jié),并提出優(yōu)化解決方案,為相關(guān)維修提供工程參考。
[Abstract]:Adjustable stator vane mechanism is one of the core components of aero-engine. High pressure compressor uses multi-stage adjustable stator vane system to control the surge and stall of aeroengine. The flow rate of high pressure compressor does not match, which leads to unstable flow of airflow and bad phenomena such as surge or flutter. When the engine appears surge, it will deviate from the normal working state. In engineering applications, adjustable inlet guide blades and stator blades are generally used to adjust the flow rate and angle of attack of the engine. In order to expand the stability margin and improve the overall efficiency of the engine, the engine surge is that the air flows into the compressor at a high angle of attack and forms a serious separation at the back of the blade. In order to make the compressor work in a relatively wide range, the optimal performance can be obtained, and the volume and weight of the compressor will be reduced at the same time. The adjustable stator vane mechanism of a high pressure compressor is usually designed to be a multistage joint mechanism driven by one active member, which varies according to different angle law. However, the joint mechanism will be influenced by various factors in the working process. Ring. For example, the dimensions and tolerances of components, clearance, friction force of motion pair and other factors will affect the kinematics and dynamic characteristics of the regulating mechanism, and make the VSV system fail. However, the traditional design method has high development cost. Because of the disadvantage of long period, it is necessary to adopt virtual prototyping technology. In this paper, the VSV(Variable Stator Vane system of CFM56-3 engine is taken as the research object. Aiming at the problems such as the error of adjusting precision, the clearance of motion pair, the damping force and so on, the three-dimensional model of the regulating mechanism is established by using the basic theory of kinematics and dynamics, using CATIA. The kinematics and dynamics simulation is carried out in the dynamics simulation software ADAMS, and the effects of clearance, size and damping force on the kinematic characteristics of the mechanism are analyzed. Then the powerful mesh generation function of ANSYS is used. Some rigid parts are softened, the required flexible body is created, and the rigid-flexible coupling dynamic simulation is realized in ADAMS. Finally, the effect and function of elastic parts in the regulating mechanism are analyzed. And put forward the optimization solution to provide engineering reference for related maintenance.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V232.4

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本文編號(hào)：1419678