本文關鍵詞：多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機概念設計與研究

  更多相關文章： 航空發(fā)動機 水空兩用 概念設計 模擬分析

【摘要】：航空發(fā)動機是一種高度復雜和精密的熱力機械,有著“工業(yè)之花”的美譽,它對飛機的性能、可靠性及經(jīng)濟性起著決定性的影響。隨著科技的進步,飛行器對航空發(fā)動機提出的要求也越來越高。具備多棲作戰(zhàn)任務能力的水空兩用飛行器自然對水空兩用發(fā)動機提出了新的發(fā)展要求,目前隨著相關技術的發(fā)展和應用需求的推動,水空兩用動力裝置已成為各國裝備領域積極探索研究的熱點。為適應新時代對航空發(fā)動機的要求,本文在對傳統(tǒng)發(fā)動機及多項新型發(fā)動機技術進行合理取舍、有機整合的基礎上,創(chuàng)造性地提出了多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機的新概念設計構(gòu)想。新概念設計取消了中央轉(zhuǎn)軸,以內(nèi)、外轉(zhuǎn)子層的結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)了壓氣機、渦輪的同時對轉(zhuǎn),旨在減小發(fā)動機軸向尺寸,減輕發(fā)動機結(jié)構(gòu)重量,提高發(fā)動機推重比和結(jié)構(gòu)效率。同時以中央涵道為結(jié)構(gòu)基礎,集成了金屬水反應沖壓發(fā)動機,實現(xiàn)了新概念發(fā)動機的水空兩用。通過對新型發(fā)動機的工作原理進行分析和對總體方案和相關部件結(jié)構(gòu)進行了概念設計,初步提出了一個相對完整可行的概念設計方案,并嘗試建立了發(fā)動機整體的三維模型。對于新概念發(fā)動機在水中工作關鍵——金屬水反應沖壓發(fā)動機,以推力F和比沖I為研究對象,初步分析計算了金屬水反應沖壓發(fā)動機的工作效能,通過理論計算與分析可知,得到的推進效果較為滿意。使用CATIA軟件對金屬水反應沖壓發(fā)動機進行了初步三維建模,選取了金屬燃料入口與水入口距離和尾噴口半徑兩個互相獨立的參數(shù)作為模擬仿真的研究對象進行流場模擬,得到了燃燒室流場參數(shù)隨著選定結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的曲線圖。對比分析模擬結(jié)果,確定了金屬水反應沖壓發(fā)動機結(jié)構(gòu)模型。模擬結(jié)果可為金屬水反應沖壓發(fā)動機的下一步優(yōu)化設計提供理論依據(jù)。針對新發(fā)動機采用的新型結(jié)構(gòu),應用有限元分析方法,對外轉(zhuǎn)子層懸掛葉片和傳統(tǒng)壓氣機動葉模型進行了模擬仿真。對比分析了不同轉(zhuǎn)速值的模擬結(jié)果,確定懸掛葉片受到的最大等效應力均未超過材料的屈服極限,能夠滿足發(fā)動機在空中正常工作時對壓氣機葉片的強度要求。對比分析傳統(tǒng)壓氣機葉片,懸掛葉片受到等效應力小于傳統(tǒng)葉片,等效應力的分布優(yōu)于傳統(tǒng)葉片,對葉片材料的要求更低,且懸掛葉片的變形量明顯小于傳統(tǒng)葉片,可見懸掛葉片相比傳統(tǒng)葉片對材料更加友好,可靠性更高。
【關鍵詞】：航空發(fā)動機 水空兩用 概念設計 模擬分析
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V23
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 研究目的及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 渦輪風扇發(fā)動機的發(fā)展歷程9-10
• 1.2.2 對轉(zhuǎn)技術的發(fā)展歷程10-12
• 1.2.3 外骨架發(fā)動機技術12-14
• 1.2.4 水空兩用發(fā)動機的發(fā)展歷程14-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 第2章 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機概念設計及總體方案17-29
• 2.1 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機新概念的提出17
• 2.2 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機概念設計17-28
• 2.2.1 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機設計要求17-18
• 2.2.2 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機方案設計18-20
• 2.2.3 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機總體結(jié)構(gòu)設計20-23
• 2.2.4 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機部分關鍵結(jié)構(gòu)設計23-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第3章 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機水中工況理論分析29-37
• 3.1 水沖壓發(fā)動機金屬燃料的選擇29-31
• 3.1.1 活潑金屬與水反應機理29-30
• 3.1.2 水反應金屬燃料的選擇30-31
• 3.2 金屬水反應沖壓發(fā)動機的理論分析與計算31-34
• 3.3 金屬水反應沖壓發(fā)動機的初步設計34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機水中工況模擬分析37-48
• 4.1 數(shù)值模擬方法的選擇37-40
• 4.1.1 湍流模型37-39
• 4.1.2 通用有限速率模型39-40
• 4.2 流體計算軟件Fluent及算法介紹40-41
• 4.2.1 流體計算軟件Fluent介紹40
• 4.2.2 SIMPLE算法40-41
• 4.3 金屬水反應沖壓發(fā)動機內(nèi)流場數(shù)值模擬41-47
• 4.3.1 金屬水反應沖壓發(fā)動機計算模型41-42
• 4.3.2 網(wǎng)格生成42
• 4.3.3 邊界條件42-43
• 4.3.4 金屬水反應沖壓發(fā)動機數(shù)值模擬結(jié)果與分析43-47
• 4.3.4.1 金屬燃料入口與水入口距離對水沖壓發(fā)動機效果影響43-45
• 4.3.4.2 尾噴口半徑對水沖壓發(fā)動機效果影響45-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第5章 外轉(zhuǎn)子層懸掛葉片強度分析48-60
• 5.1 有限元方法48-50
• 5.1.1 有限元方法簡介48-49
• 5.1.2 有限體積法控制方程49-50
• 5.1.3 有限元分析軟件Ansys簡介50
• 5.2 外轉(zhuǎn)子層懸掛葉片強度模擬分析50-59
• 5.2.1 計算模型50-51
• 5.2.2 葉片網(wǎng)格劃分51-52
• 5.2.3 加載約束52-53
• 5.2.4 計算工況53
• 5.2.5 模擬仿真結(jié)果分析53-59
• 5.2.5.1 不同轉(zhuǎn)速條件下應力分布情況對比53-56
• 5.2.5.2 不同轉(zhuǎn)速條件下葉片變形情況對比56-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 第6章 結(jié)論與展望60-62
• 6.1 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論60-61
• 6.2 本文主要創(chuàng)新點61
• 6.3 未來研究展望61-62
• 參考文獻62-66
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明66-67
• 一、攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文66
• 二、攻讀碩士學位期間申請的專利66
• 三、攻讀碩士學位期間的基金項目66-67
• 致謝67

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;《橋梁概念設計》書評[J];公路;2011年05期

2 任慶華;;概念設計[J];光學機械;1989年04期

3 劉力;設計概念和概念設計[J];建筑;1999年08期

4 張明月;;礦難救援設施概念設計[J];機械設計;2014年04期

5 趙良才,魯泳;計算機輔助船舶概念設計系統(tǒng)研究[J];船舶工程;2000年02期

6 馬進軍,張春雨;建筑防洪概念設計[J];江漢石油學院學報;2000年01期

7 霍小平,王農(nóng);結(jié)構(gòu)造型概念設計初探[J];西北建筑工程學院學報(自然科學版);2000年04期

8 汪振揚,李堅;初探概念設計——東山體育場構(gòu)思有感[J];南方建筑;2001年03期

9 何修白,周巖;概念設計在結(jié)構(gòu)電算中的應用[J];林業(yè)科技情報;2001年02期

10 張宇;儒道釋——中國文化概念設計[J];安徽建筑;2002年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李豪邦;;空間結(jié)構(gòu)的概念設計[A];第四屆空間結(jié)構(gòu)學術交流會論文集[C];1988年

2 石銀明;;快速高效的概念設計[A];第三屆中國CAE工程分析技術年會論文集[C];2007年

3 申要飛;;大都市城郊住宅概念設計的思考[A];科技、工程與經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展——河南省第四屆青年學術年會論文集（上冊）[C];2004年

4 馬龍;張春月;;高層建筑概念設計[A];土木工程建造管理：2007年遼寧省土木建筑學會建筑施工專業(yè)委員會論文集[C];2007年

5 劉萌;李晨光;;談結(jié)構(gòu)設計中的“概念設計”[A];土木建筑學術文庫（第7卷）[C];2007年

6 陳志華;李謙;陳敖宜;;防屈曲支撐結(jié)構(gòu)的概念設計[A];第九屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學術研討會論文集[C];2009年

7 李耀莊;王麗;;小城鎮(zhèn)房屋建筑防災減災及其概念設計[A];防震減災工程研究與進展——全國首屆防震減災工程學術研討會論文集[C];2004年

8 胡曉斌;錢稼茹;;結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌分析與設計方法綜述[A];首屆全國建筑結(jié)構(gòu)技術交流會論文集[C];2006年

9 鄧宗全;范雪兵;高海波;丁亮;;載人月球車概念設計[A];中國宇航學會深空探測技術專業(yè)委員會第七屆學術年會論文集[C];2010年

10 汪利;鄒慧君;王石剛;郭為忠;;基于功能-行為-結(jié)構(gòu)的機械運動系統(tǒng)概念設計智能化平臺模型[A];第十一屆全國機構(gòu)學年會暨首屆青年機構(gòu)學研討會論文集[C];1998年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 張真真　實習生 徐振亞 通訊員 阮聰 田雪楓;國內(nèi)首個智慧城市概念設計完成[N];湖北日報;2011年

2 張瀟芮;概念設計成為產(chǎn)品創(chuàng)新原動力[N];中國企業(yè)報;2004年

3 唐開軍;獲獎產(chǎn)品銷售不好病因何在？[N];中國綠色時報;2010年

4 楊俊華;概念設計同樣重要[N];中國房地產(chǎn)報;2003年

5 天水市建筑勘察設計院 陳龍;淺談建筑結(jié)構(gòu)設計中的概念設計[N];天水日報;2008年

6 王佩楓;CAI提升企業(yè)創(chuàng)新能力[N];河北經(jīng)濟日報;2005年

7 劉偉;城科中心概念設計國際方案評審結(jié)束[N];中國建設報;2001年

8 霍州煤電集團公司辛置多經(jīng)公司 單永安;基于原型的液壓支架概念設計ICAD[N];山西科技報;2005年

9 阿蘭;香港警隊試穿新制服[N];法制日報;2003年

10 記者 隋玉濤　馬曉寧;鐵道部專家攜大慶西站概念設計備選方案抵慶[N];大慶日報;2009年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 史冬巖;基于功能的概念設計求解過程研究[D];哈爾濱工程大學;2006年

2 何斌;有助于產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設計理論與方法的研究[D];浙江大學;2006年

3 楊艷華;概念設計功能求解混合推理映射研究[D];福州大學;2011年

4 尚勇;基于產(chǎn)品基因的概念設計理論及關鍵技術研究[D];山東大學;2007年

5 陳旭玲;機電產(chǎn)品技術演化與升級創(chuàng)新的概念設計研究[D];南京航空航天大學;2011年

6 夏文俊;面向概念設計的定性建模技術研究[D];華中科技大學;2011年

7 趙燕偉;智能化概念設計的可拓方法研究[D];上海大學;2005年

8 Rizwan Ullah;航空概念設計的多準則評價研究[D];南京航空航天大學;2012年

9 徐鋒;產(chǎn)品功能性包裝的低碳概念設計關鍵技術與應用[D];浙江大學;2014年

10 鄒光明;機械產(chǎn)品概念設計建模及求解策略的研究[D];華中科技大學;2005年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李憶川;論游戲世界觀對游戲概念設計的影響[D];東華大學;2009年

2 楊嚴;從《斗戰(zhàn)神》看西游題材游戲之場景概念設計[D];南昌大學;2015年

3 王晨;RPG游戲概念設計中的角色服飾與裝備研究[D];北京服裝學院;2016年

4 常琦;基于機器學習的采掘運裝備概念設計算法研究與實現(xiàn)[D];太原理工大學;2016年

5 季海峰;面向概念設計的機構(gòu)草圖識別研究[D];西南交通大學;2016年

6 鐘霄龍;多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機概念設計與研究[D];南昌航空大學;2016年

7 高紅靜;概念設計的邏輯與表達[D];大連理工大學;2004年

8 蔡杰;轉(zhuǎn)運樓概念設計的研究[D];浙江工業(yè)大學;2012年

9 李明輝;計算機輔助概念設計在箱包設計中的應用研究[D];山東大學;2008年

10 林慧芬;概念設計——室內(nèi)設計方法研究[D];西南交通大學;2009年

，

本文編號：825262