本文關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)彈性片組合式金屬密封環(huán)密封特性研究

  更多相關(guān)文章： 彈性片 金屬密封環(huán) Von Mises應(yīng)力 密封特性 FEM

【摘要】：隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、性能要求的不斷提高,密封問(wèn)題已經(jīng)成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)密封的工作條件首先要滿足流體機(jī)械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的特征,其次要承受高溫度、高壓差以及劇烈振動(dòng)引起的變形等。密封的主要形式包括動(dòng)密封和靜密封。密封環(huán)又是密封結(jié)構(gòu)的重要組成,其力學(xué)特性對(duì)密封效果具有直接影響。本文研究的彈性片屬于一種特殊的軸向自緊式金屬密封環(huán),是航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪區(qū)重要的密封結(jié)構(gòu)。本文主要包括有限元模擬和彈性片密封泄漏實(shí)驗(yàn)兩部分內(nèi)容。有限元部分,首先根據(jù)組合式彈性片金屬密封環(huán)基本結(jié)構(gòu)建立有限元分析模型,對(duì)組合式彈性片金屬密封環(huán)展開應(yīng)力及密封特性分析:包括不同彈性片壓縮量對(duì)其Von Mises應(yīng)力的影響;不同彈性片壓縮量對(duì)其密封性能影響等。計(jì)算結(jié)果表明:在彈性片屈服極限范圍內(nèi)增加壓縮量有利于改善密彈性片結(jié)構(gòu)密封性能。彈性片結(jié)構(gòu)在不受工作壓力或受較低工作壓力情況下,頂塊與封嚴(yán)片之間并不是完全接觸的,不能起到密封效果;但在受到較高工作壓力的情況下,壓縮角在9°-7°之間時(shí),頂塊與封嚴(yán)片之間是完全接觸的,密封效果良好。其次對(duì)組合式彈性片金屬密封環(huán)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)特性分析,包括諧響應(yīng)分析、模態(tài)分析,通過(guò)模態(tài)分析得到組合式彈性片金屬密封環(huán)在不同約束下的固有頻率;通過(guò)諧響應(yīng)分析得到簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)部分,利用典型航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣安裝邊密封結(jié)構(gòu)試驗(yàn)臺(tái),研究腔室壓力、彈性片壓縮量對(duì)彈性片密封結(jié)構(gòu)泄漏率的影響規(guī)律和腔室壓力對(duì)彈性片結(jié)構(gòu)處泄漏面積影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,泄漏率隨腔室壓力增大而線性增大。腔室壓力使彈性片結(jié)構(gòu)建立一定的密封效果,壓力越大時(shí)密封效果越好同時(shí)壓力越大彈性片壓縮量的增大對(duì)密封性的改善效果不顯著。在壓縮量較小或者腔室壓力很低的情況下,主要泄漏方式是接觸泄漏。當(dāng)壓縮量或腔室壓力增加到一定值時(shí),主要泄漏方式為通道泄,且漏通道泄漏面積為169mm2。
【關(guān)鍵詞】：彈性片 金屬密封環(huán) Von Mises應(yīng)力 密封特性 FEM
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V232
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題研究背景和意義12-14
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本課題研究方法及內(nèi)容16-18
• 第2章 組合式彈性片金屬密封環(huán)簡(jiǎn)介及有限元模型的建立18-25
• 2.1 組合式彈性片金屬密封環(huán)簡(jiǎn)介18-20
• 2.1.1 基本結(jié)構(gòu)18-19
• 2.1.2 密封機(jī)理19
• 2.1.3 力學(xué)性能參數(shù)19-20
• 2.2 有限元法簡(jiǎn)介20-21
• 2.3 組合式彈性片金屬密封環(huán)有限元模型建立21-24
• 2.3.1 材料選擇21-22
• 2.3.2 有限元模型簡(jiǎn)化22
• 2.3.3 結(jié)構(gòu)非線性問(wèn)題22
• 2.3.4 接觸對(duì)設(shè)置22
• 2.3.5 網(wǎng)格劃分22-23
• 2.3.6 載荷及邊界條件23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 組合式彈性片金屬密封環(huán)密封特性及應(yīng)力分析25-37
• 3.1 基本理論方法25-26
• 3.1.1 應(yīng)力計(jì)算理論方法25
• 3.1.2 材料強(qiáng)度理論25-26
• 3.2 操作參數(shù)對(duì)組合式彈性片金屬密封環(huán)密封性能及應(yīng)力影響26-36
• 3.2.1 壓縮量26-29
• 3.2.2 溫度29-32
• 3.2.3 工作壓力32-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第4章 組合式彈性片金屬密封環(huán)振動(dòng)特性分析37-47
• 4.1 振動(dòng)模態(tài)分析37-43
• 4.1.1 振動(dòng)模態(tài)分析的有限元理論37
• 4.1.2 建模37-38
• 4.1.3 加載38-39
• 4.1.4 結(jié)果與分析39-43
• 4.2 諧響應(yīng)分析43-45
• 4.2.1 諧響應(yīng)分析的有限元理論43
• 4.2.2 加載與求解43-44
• 4.2.3 結(jié)果分析44-45
• 4.3 本章小結(jié)45-47
• 第5章 組合式彈性片金屬密封環(huán)密封泄漏實(shí)驗(yàn)47-66
• 5.1 實(shí)驗(yàn)研究情況47-50
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)原理47
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)確定47-48
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)方案48-50
• 5.2 實(shí)驗(yàn)裝置建立50-56
• 5.2.1 裝置結(jié)構(gòu)50-52
• 5.2.2 測(cè)試方法52-55
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟55-56
• 5.3 腔室壓力對(duì)彈性片密封結(jié)構(gòu)泄漏率的影響規(guī)律56-59
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)壓力的確定56
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析56-59
• 5.4 彈性片壓縮量對(duì)彈性片密封結(jié)構(gòu)泄漏率影響規(guī)律59-62
• 5.4.1 彈性片壓縮量的確定59
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析59-62
• 5.5 腔室壓力對(duì)彈性片結(jié)構(gòu)處泄漏面積影響62-64
• 5.5.1 泄漏面積計(jì)算方法62
• 5.5.2 不同壓縮量和腔室壓力下彈性片結(jié)構(gòu)處泄漏面積62-64
• 5.6 本章小結(jié)64-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 致謝70-71
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：533243