本文關(guān)鍵詞：小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于具有推重比大、耗油率低、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn),中小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)在航空、艦船、電力、能源和車輛等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用,未來(lái)必將在我國(guó)國(guó)家安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,因此開(kāi)展中小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的研制不僅能獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益,更具有重要的戰(zhàn)略意義。渦輪部件是小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一,其性能優(yōu)劣直接決定了整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞。更為特殊的,由于處于高溫燃?xì)獾膼毫庸ぷ鳝h(huán)境中,且高速旋轉(zhuǎn)做功,渦輪轉(zhuǎn)子件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一直是渦輪部件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn),因此建立一套行之有效的渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在中小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中顯得極為重要。 基于上述分析,本文以某小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為背景,重點(diǎn)研究了該發(fā)動(dòng)機(jī)中渦輪轉(zhuǎn)子件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。首先以結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn),分析了國(guó)內(nèi)外具有相似推力等級(jí)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件結(jié)構(gòu)的成功設(shè)計(jì)案例,借鑒其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的工程經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念,提出了本文所研究小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,并針對(duì)該設(shè)計(jì)方案,就溫度場(chǎng)預(yù)估方法、轉(zhuǎn)子選材合理性等問(wèn)題開(kāi)展了相關(guān)討論�；谠撛O(shè)計(jì)方案,進(jìn)一步開(kāi)展了轉(zhuǎn)子葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、榫連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子輪盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),建立了基于強(qiáng)度校核和參數(shù)優(yōu)化的葉片設(shè)計(jì)流程和輪盤設(shè)計(jì)流程,并對(duì)設(shè)計(jì)流程中的幾個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題開(kāi)展了詳細(xì)研究。主要包括：1)針對(duì)小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),如轉(zhuǎn)子葉片的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)、榫頭榫槽接觸求解等,采用有限元數(shù)值模擬計(jì)算方法開(kāi)展了特定結(jié)構(gòu)、特定載荷下的強(qiáng)度計(jì)算方法研究；2)結(jié)合有限元數(shù)值模擬計(jì)算,開(kāi)展了渦輪葉片的葉型冷熱態(tài)變換方法研究；3)針對(duì)緣板后端封嚴(yán)要求,分析了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有擋氣’邊設(shè)計(jì)方法的不足并進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)：4)分析了樅樹(shù)形榫頭榫槽的齒形特征參數(shù),開(kāi)展了二維齒形優(yōu)化設(shè)計(jì),并研究了榫頭拉削角和齒形加工偏差對(duì)榫頭榫槽接觸應(yīng)力的影響；5)在低壓渦輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入了T型盤結(jié)構(gòu),通過(guò)調(diào)整T型盤安裝邊的結(jié)構(gòu)布置方案,實(shí)現(xiàn)了對(duì)低壓渦輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)剛度的調(diào)整,對(duì)解決熱態(tài)工作環(huán)境中輪盤可靠連接、渦輪轉(zhuǎn)子葉尖間隙控制及部件效率保證這三個(gè)難題有一定借鑒意義。文中取得的研究成果已應(yīng)用在某在研小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中,下一步將在耐久性等整機(jī)試驗(yàn)考核中驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法的可靠性,并通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析進(jìn)一步加深對(duì)渦輪部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)。
【關(guān)鍵詞】：小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 強(qiáng)度校核 冷熱態(tài)變換 榫頭榫槽結(jié)構(gòu) T型盤連接
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：V235.13
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展11-12
• 1.2.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)在局部尺寸優(yōu)化中的應(yīng)用12
• 1.2.3 應(yīng)力分析技術(shù)的發(fā)展12-13
• 1.2.4 壽命預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展13
• 1.2.5 強(qiáng)度校核準(zhǔn)則的發(fā)展13-14
• 1.2.6 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r對(duì)比14
• 1.3 本文的主要工作14-16
• 第二章 渦輪轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)方案、溫度場(chǎng)預(yù)估及材料選取16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 原型機(jī)渦輪部件設(shè)計(jì)方案分析16-19
• 2.2.1 突擴(kuò)式過(guò)渡段16-17
• 2.2.2 T型盤結(jié)構(gòu)分析17
• 2.2.3 榫連接結(jié)構(gòu)分析17-19
• 2.2.4 葉頂帶冠結(jié)構(gòu)分析19
• 2.3 所研究發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件設(shè)計(jì)方案19-23
• 2.3.1 渦輪部件氣動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果19-20
• 2.3.2 渦輪部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案20
• 2.3.3 高低壓轉(zhuǎn)子葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-21
• 2.3.4 高低壓渦輪盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21-23
• 2.4 溫度場(chǎng)預(yù)估及材料的初步選取23-26
• 2.4.1 高低壓渦輪轉(zhuǎn)子溫度場(chǎng)預(yù)估23-25
• 2.4.2 高低壓渦輪轉(zhuǎn)子選材方案25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)方法27-41
• 3.1 葉片應(yīng)力計(jì)算方法及強(qiáng)度校核準(zhǔn)則27-30
• 3.1.1 葉片有限元模型建立27-28
• 3.1.2 葉片材料數(shù)據(jù)28-29
• 3.1.3 計(jì)算載荷與邊界條件29-30
• 3.2 轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)方法綜述30-32
• 3.3 葉型冷熱態(tài)變換32-34
• 3.4 轉(zhuǎn)子葉片緣板設(shè)計(jì)34-40
• 3.4.1 緣板上表面型線及緣板兩側(cè)邊冷熱態(tài)變換34-36
• 3.4.2 緣板傾斜角設(shè)計(jì)36-37
• 3.4.3 緣板形狀參數(shù)化設(shè)計(jì)37
• 3.4.4 緣板后擋氣邊封嚴(yán)設(shè)計(jì)37-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 榫頭榫槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法41-55
• 4.1 榫頭榫槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述41
• 4.2 榫頭榫槽接觸應(yīng)力計(jì)算41-44
• 4.3 齒形設(shè)計(jì)與優(yōu)化44-48
• 4.4 榫頭拉削角設(shè)計(jì)48-50
• 4.5 榫頭榫槽接觸面間隙控制50-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第五章 高低壓渦輪盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法55-72
• 5.1 渦輪盤應(yīng)力分析方法及強(qiáng)度校核準(zhǔn)則55-58
• 5.1.1 輪盤有限元模型建立55-56
• 5.1.2 計(jì)算載荷與邊界條件56-58
• 5.2 高壓渦輪盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)58-63
• 5.3 低壓渦輪盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63-71
• 5.3.1 T型盤與兩級(jí)低壓渦輪盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)63-64
• 5.3.2 T型盤與兩級(jí)低壓渦輪盤間連接匹配64-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)73
• 6.3 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和成果77-78
• 致謝78-79
• 作者簡(jiǎn)歷79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙煒,馬枚;基于STEP的航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作葉片特征建模[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);1999年05期

2 宋玉旺,席平;基于特征造型技術(shù)的渦輪葉片參數(shù)化設(shè)計(jì)[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2004年04期

3 孟春玲,饒壽期;高壓渦輪盤的熱彈性應(yīng)力分析[J];工程力學(xué);2000年03期

4 郭淑芬,陳軍,王洪剛;航空發(fā)動(dòng)機(jī)EngineCAD微機(jī)集成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與研究[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2000年01期

5 申秀麗;齊曉東;王榮橋;樊江;劉海;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪榫接結(jié)構(gòu)齒形基本參數(shù)研究[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2011年04期

6 申秀麗;周瑩艫;;圓弧齒榫接結(jié)構(gòu)應(yīng)力的數(shù)值計(jì)算與分析[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2012年03期

7 陳火紅,何君毅,曹鳳蘭,鄧劍波;渦輪葉片與渦輪盤熱彈塑性蠕變接觸分析[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);1995年01期

8 馬枚,樊孝華,楊曉光;并行工程環(huán)境下基于約束的葉盤結(jié)構(gòu)建模與分析[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);1998年04期

9 王榮橋,林丹,樊江,朱凱;基于特征的壓氣機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];航空發(fā)動(dòng)機(jī);2004年02期

10 田文正;王榮橋;;基于MDO體系的渦輪葉片熱-結(jié)構(gòu)耦合分析[J];航空發(fā)動(dòng)機(jī);2008年02期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 劉超;渦輪盤結(jié)構(gòu)拓?fù)渑c形狀優(yōu)化方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

2 趙海;渦輪榫頭/榫槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2005年

3 趙霞;某渦漿發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子強(qiáng)度與壽命計(jì)算[D];南京航空航天大學(xué);2005年

4 王婧超;航空發(fā)動(dòng)機(jī)三維單晶渦輪葉片的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：小型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：472686