【摘要】：飛機(jī)運(yùn)行時(shí)機(jī)載工況的復(fù)雜和惡劣程度遠(yuǎn)超地面換熱器工作環(huán)境,航空換熱器服役過程中面臨的熱疲勞與機(jī)械疲勞對換熱器設(shè)備性能劣化有著重要影響,主要表現(xiàn)在相關(guān)疲勞機(jī)制形成后的換熱器工作過程中,設(shè)備會滋長裂紋、結(jié)構(gòu)開裂并導(dǎo)致發(fā)生泄漏。而疲勞斷裂破壞所具備的累積性、隱蔽性和突發(fā)性的特征決定了設(shè)備疲勞不易在其使用過程中被及早察覺,這種情況下對航空換熱器疲勞與壽命建立適用的評估方法并開展預(yù)測分析就具有了重要意義以及工程價(jià)值。本文結(jié)合理論分析、數(shù)值仿真以及實(shí)驗(yàn)研究三方面展開對航空換熱器的分析和研究工作。論文主要研究工作內(nèi)容如下:(1)總結(jié)了換熱器主要的劣化形式及其作用機(jī)制,重點(diǎn)介紹航空換熱器中的疲勞劣化及其機(jī)理,指出航空換熱器復(fù)雜工作環(huán)境下所面臨的疲勞機(jī)制主要為高溫下的熱疲勞和壓力交變作用下的機(jī)械疲勞;(2)針對燃油-液壓油換熱器設(shè)計(jì)了多種工況的壓力交變實(shí)驗(yàn),得到產(chǎn)品在所設(shè)計(jì)的壓力交變工況下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)情況。同時(shí)進(jìn)行的結(jié)構(gòu)仿真分析計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)監(jiān)測結(jié)果吻合程度較好,數(shù)值仿真計(jì)算能獲得較為有效的結(jié)構(gòu)對交變負(fù)載的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性;(3)針對空氣-空氣次級換熱器實(shí)施了熱動(dòng)力實(shí)驗(yàn),獲取了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的熱應(yīng)力與應(yīng)變數(shù)據(jù);同時(shí)首先完成了換熱器的共軛傳熱數(shù)值仿真計(jì)算,通過驗(yàn)證所獲取的高溫工況下的換熱器內(nèi)部溫度分布結(jié)果,繼而完成了對應(yīng)結(jié)構(gòu)上的熱應(yīng)力計(jì)算分析。對比驗(yàn)證得出熱分析數(shù)值仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為吻合,在此基礎(chǔ)上獲得的應(yīng)力載荷譜數(shù)據(jù)能夠滿足換熱器熱疲勞下的壽命預(yù)測精度要求;(4)基于名義應(yīng)力法開展了航空換熱器結(jié)構(gòu)全壽命疲勞分析,將結(jié)構(gòu)靜力分析與熱分析得到的有限元結(jié)果輸入nCode Designlife,得出復(fù)雜工作環(huán)境下的航空換熱器剩余壽命仿真預(yù)估結(jié)果,所獲得的結(jié)論對機(jī)載系統(tǒng)中服役的換熱器疲勞壽命提供了預(yù)測依據(jù)。
【圖文】：

熱交換器發(fā)展歷程

板束結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V245.3

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本文編號：2611087