本文關(guān)鍵詞：多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機(jī)概念設(shè)計(jì)與研究

  更多相關(guān)文章： 航空發(fā)動機(jī) 水空兩用 概念設(shè)計(jì) 模擬分析

【摘要】：航空發(fā)動機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械,有著“工業(yè)之花”的美譽(yù),它對飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性起著決定性的影響。隨著科技的進(jìn)步,飛行器對航空發(fā)動機(jī)提出的要求也越來越高。具備多棲作戰(zhàn)任務(wù)能力的水空兩用飛行器自然對水空兩用發(fā)動機(jī)提出了新的發(fā)展要求,目前隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求的推動,水空兩用動力裝置已成為各國裝備領(lǐng)域積極探索研究的熱點(diǎn)。為適應(yīng)新時(shí)代對航空發(fā)動機(jī)的要求,本文在對傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)及多項(xiàng)新型發(fā)動機(jī)技術(shù)進(jìn)行合理取舍、有機(jī)整合的基礎(chǔ)上,創(chuàng)造性地提出了多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機(jī)的新概念設(shè)計(jì)構(gòu)想。新概念設(shè)計(jì)取消了中央轉(zhuǎn)軸,以內(nèi)、外轉(zhuǎn)子層的結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)了壓氣機(jī)、渦輪的同時(shí)對轉(zhuǎn),旨在減小發(fā)動機(jī)軸向尺寸,減輕發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)重量,提高發(fā)動機(jī)推重比和結(jié)構(gòu)效率。同時(shí)以中央涵道為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),集成了金屬水反應(yīng)沖壓發(fā)動機(jī),實(shí)現(xiàn)了新概念發(fā)動機(jī)的水空兩用。通過對新型發(fā)動機(jī)的工作原理進(jìn)行分析和對總體方案和相關(guān)部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了概念設(shè)計(jì),初步提出了一個(gè)相對完整可行的概念設(shè)計(jì)方案,并嘗試建立了發(fā)動機(jī)整體的三維模型。對于新概念發(fā)動機(jī)在水中工作關(guān)鍵——金屬水反應(yīng)沖壓發(fā)動機(jī),以推力F和比沖I為研究對象,初步分析計(jì)算了金屬水反應(yīng)沖壓發(fā)動機(jī)的工作效能,通過理論計(jì)算與分析可知,得到的推進(jìn)效果較為滿意。使用CATIA軟件對金屬水反應(yīng)沖壓發(fā)動機(jī)進(jìn)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(gè)互相獨(dú)立的參數(shù)作為模擬仿真的研究對象進(jìn)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(yīng)沖壓發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)模型。模擬結(jié)果可為金屬水反應(yīng)沖壓發(fā)動機(jī)的下一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。針對新發(fā)動機(jī)采用的新型結(jié)構(gòu),應(yīng)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(jī)動葉模型進(jìn)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(yīng)力均未超過材料的屈服極限,能夠滿足發(fā)動機(jī)在空中正常工作時(shí)對壓氣機(jī)葉片的強(qiáng)度要求。對比分析傳統(tǒng)壓氣機(jī)葉片,懸掛葉片受到等效應(yīng)力小于傳統(tǒng)葉片,等效應(yīng)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(guān)鍵詞】：航空發(fā)動機(jī) 水空兩用 概念設(shè)計(jì) 模擬分析
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(fēng)扇發(fā)動機(jī)的發(fā)展歷程9-10
• 1.2.2 對轉(zhuǎn)技術(shù)的發(fā)展歷程10-12
• 1.2.3 外骨架發(fā)動機(jī)技術(shù)12-14
• 1.2.4 水空兩用發(fā)動機(jī)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(jī)概念設(shè)計(jì)及總體方案17-29
• 2.1 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機(jī)新概念的提出17
• 2.2 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機(jī)概念設(shè)計(jì)17-28
• 2.2.1 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)要求17-18
• 2.2.2 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機(jī)方案設(shè)計(jì)18-20
• 2.2.3 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-23
• 2.2.4 多涵道全對轉(zhuǎn)水空兩用發(fā)動機(jī)部分關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)水中工況理論分析29-37
• 3.1 水沖壓發(fā)動機(jī)金屬燃料的選擇29-31
• 3.1.1 活潑金屬與水反應(yīng)機(jī)理29-30
• 3.1.2 水反應(yīng)金屬燃料的選擇30-31
• 3.2 金屬水反應(yīng)沖壓發(fā)動機(jī)的理論分析與計(jì)算31-34
• 3.3 金屬水反應(yīng)沖壓發(fā)動機(jī)的初步設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)算軟件Fluent及算法介紹40-41
• 4.2.1 流體計(jì)算軟件Fluent介紹40
• 4.2.2 SIMPLE算法40-41
• 4.3 金屬水反應(yīng)沖壓發(fā)動機(jī)內(nèi)流場數(shù)值模擬41-47
• 4.3.1 金屬水反應(yīng)沖壓發(fā)動機(jī)計(jì)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(yīng)沖壓發(fā)動機(jī)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(jī)效果影響43-45
• 4.3.4.2 尾噴口半徑對水沖壓發(fā)動機(jī)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(qiáng)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(qiáng)度模擬分析50-59
• 5.2.1 計(jì)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(jì)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(yīng)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(diǎn)61
• 6.3 未來研究展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明66-67
• 一、攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文66
• 二、攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利66
• 三、攻讀碩士學(xué)位期間的基金項(xiàng)目66-67
• 致謝67

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