基于ANSYS的某渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪動(dòng)頻計(jì)算.pdf

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1、觀弋磁Mode捌rn脅MachⅡe基于ANSYS的某渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪動(dòng)頻計(jì)算王克選，宋軍，姜年朝(南京模擬技術(shù)研究所，江蘇南京210016)摘要：動(dòng)頻是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪設(shè)計(jì)計(jì)算的難點(diǎn)和關(guān)鍵之一?；贏NSYS軟件，計(jì)算了某渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪結(jié)構(gòu)的動(dòng)頻及模態(tài)。計(jì)算結(jié)果滿足該渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)要求，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后未發(fā)生共振，并且振動(dòng)水平較小，表明該渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪動(dòng)頻計(jì)算的正確性。關(guān)鍵詞：渦輪模態(tài)動(dòng)頻ANSYS中圖分類號(hào)：THll3；V235．1l文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002—6886(2016)06—0012—03Dynamicfrequencycalculationoft

2、heturbineinaturbojetenginebasedonANSYSWANGKexuan，SONGJun，JIANGNianzhaoAbstract：Dynamicfrequencyisoneofthedificultandkeypointsinthedesignandcalculationofturbojetengine．Thedy—namicfrequencyandmodalanalysisoftheturbinestructureofaturbojetenginearecalculatedbasedontheANSYSsoft—ware．Thecalculat

3、ionresultsmeetthedesignrequirementsforthedynamicsoftheturbojetengine．Thereisnoresonance，andthevibrationamplitudevaluewassmallafterthestartoftheturbojetengine，whichindicatesthatthecalculationofdy—namicfrequencyOiltheturbineiscorrect．Keywords：turbine，modal，dynamicfrequency，ANSYS。引言冀，計(jì)算了某無人機(jī)用

4、渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪動(dòng)頻和振渦輪是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成結(jié)構(gòu)，其任務(wù)在1渦輪動(dòng)頻計(jì)算于把來自燃燒室的高溫高壓燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)換成渦輪軸上的機(jī)械能¨I2。因此，渦輪結(jié)構(gòu)的可靠性對(duì)渦渦輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)，在振動(dòng)最大振幅時(shí)具有勢(shì)能，還噴發(fā)動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換至關(guān)重要。資料表明，渦輪的有克服離心力場(chǎng)做的功，因此，可應(yīng)用能量法來計(jì)算故障主要是由于振動(dòng)疲勞產(chǎn)生的破壞。因此，旋轉(zhuǎn)葉片的動(dòng)頻，典型的計(jì)算公式為：在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮渦輪結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。fo。=f+B(1)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件，都在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下式(1)中為計(jì)算動(dòng)頻為靜頻；n為計(jì)算狀態(tài)的工作，轉(zhuǎn)動(dòng)使渦輪產(chǎn)生很大的質(zhì)量離心力。這個(gè)力轉(zhuǎn)速；B為動(dòng)頻系數(shù)。靜頻

5、．廠是結(jié)構(gòu)的基本特性，與旋通常以一個(gè)拉力的方式作用在渦輪的截面上，迫使轉(zhuǎn)無關(guān)，可以很好確定。在轉(zhuǎn)速n確定后，該狀態(tài)下振動(dòng)的渦輪有恢復(fù)到原平衡位置的趨勢(shì)，增加了渦的動(dòng)頻．僅與動(dòng)頻系數(shù)B有關(guān)。動(dòng)頻系數(shù)也稱結(jié)構(gòu)輪的剛度，使渦輪的自振頻率增高，該頻率不同于靜的影響系數(shù)，它是結(jié)構(gòu)面積和彈性線變化的函數(shù)，不止?fàn)顟B(tài)下的頻率，稱為動(dòng)頻¨3，。由于渦輪高速旋同的面積規(guī)律的振型不同，動(dòng)頻系數(shù)日也不一樣。而轉(zhuǎn)，振動(dòng)頻率和振型的獲取非常困難_l]。渦噴發(fā)計(jì)算旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的彈性線是十分困難_5J。動(dòng)機(jī)的動(dòng)頻率多用試驗(yàn)方法在發(fā)動(dòng)機(jī)上直接測(cè)ANSYS軟件是一款功能強(qiáng)大的有限元分析軟得。件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)

6、域的計(jì)算分析。利用該軟件基于ANSYS軟件，利用該軟件的模態(tài)分析功模態(tài)分析模塊，在分析時(shí)加入渦輪轉(zhuǎn)速，很方便得到·12·~dern現(xiàn)代制造、工藝裝備I21116年第6期，’^,~lanuJacturing&l'rocessEquipment陔渦輪存不州振型ic的頓爺“。提取陔渦輪模態(tài)汁算的振模念和頻率，各階I冬1l所l，J為某渦噴發(fā)動(dòng)YLT,'4輪的幾何卡jlJ示意模念頻率如表2巾所示～采用的是SOLI1)45單幾，ANS'~S軟件}J建立表2渦輪主要模態(tài)及動(dòng)頻，該渦輪的有限了模，芬高速旋轉(zhuǎn)的情，汁算褂列r渦輪的主要模態(tài)，對(duì)其動(dòng)力學(xué)PI-：fiE-進(jìn)行。3試驗(yàn)驗(yàn)證一為驗(yàn)證渦

7、輪設(shè)汁合理和動(dòng)頻汁竹的If『l7J，進(jìn)仃二、試驗(yàn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)水，采集測(cè)一個(gè)力‘向的振動(dòng)』Jfj速度幅值及主要頻卒成分、圖1渦輪示意圖圖：整體有限元模型將數(shù)據(jù)采建立有限元模型如罔2所爪，模態(tài)汁并tI、j’模型集分析系統(tǒng)用約束為將安裝螺扎處節(jié)點(diǎn)的軸向及徑向位移限制為像膠固定在一一零，使其只有旋轉(zhuǎn)自由度，模型裁倚為繞軸的旋轉(zhuǎn)速驗(yàn)俞架，采集度一渦輪材料的力學(xué)性能參數(shù)如表1巾所爪價(jià)‘通過尤線表1渦輪材料性能參數(shù)f{、f傳輸?shù)讲杉治鱿到y(tǒng)，試圖4試驗(yàn)系統(tǒng)及傳感器位置示意圖驗(yàn)系統(tǒng)如4所，1、2動(dòng)頻計(jì)算結(jié)果測(cè)結(jié)果如3所，j