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低惯量涡轮转子结构设计与优化 被引量：7
1
作者 张乘齐 黄文周 +3 位作者 刘学伟 潘容 周江锋 杨军刚 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2013年第4期33-36,50,共5页
论述了低惯量涡轮转子结构设计的特点和要求。在发动机载荷条件下,开展了带双辐板涡轮盘的低惯量涡轮转子结构设计研究。特别是针对双辐板涡轮盘结构及其连接结构的设计特点,进行了经验设计、结构拓扑优化和形状优化。对优化得到的两种... 论述了低惯量涡轮转子结构设计的特点和要求。在发动机载荷条件下,开展了带双辐板涡轮盘的低惯量涡轮转子结构设计研究。特别是针对双辐板涡轮盘结构及其连接结构的设计特点,进行了经验设计、结构拓扑优化和形状优化。对优化得到的两种双辐板涡轮盘结构形式进行了对比分析,并对焊接的双辐板涡轮盘结构的制造工艺进行了简要分析。结果表明,低惯量涡轮转子采用双辐板涡轮盘结构可行,能有效减轻涡轮盘质量,降低转子热惯性和机械惯性。 展开更多
关键词 航空发动机 低惯量涡轮转子 双辐板涡轮盘 结构设计 拓扑优化 形状优化
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双辐板涡轮盘/榫结构优化设计方法 被引量：9
2
作者 陆山 赵磊 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期875-880,共6页
提出双辐板涡轮盘/榫三维结构优化设计方法,包括:以盘/榫总质量作为目标函数,分部管理的设计参数,盘/榫结构分部快速优化/整体精细优化策略;基于ANSYS软件,建立了双辐板涡轮盘/榫结构优化设计平台.针对某高压涡轮转子,设计了两种双辐板... 提出双辐板涡轮盘/榫三维结构优化设计方法,包括:以盘/榫总质量作为目标函数,分部管理的设计参数,盘/榫结构分部快速优化/整体精细优化策略;基于ANSYS软件,建立了双辐板涡轮盘/榫结构优化设计平台.针对某高压涡轮转子,设计了两种双辐板涡轮盘/榫模型,分析了盘缘喉部半径、盘缘厚度参数对盘/榫危险区应力的影响.优化结果表明:双辐板涡轮盘比单辐板涡轮盘应力分布更加均匀;在满足结构强度约束条件下,两种双辐板涡轮盘分别比单辐板涡轮盘减质19.90%和17.35%;对双辐板涡轮盘/榫模型进行优化,采用该优化设计方法的计算时间仅为采用常规三维优化方法的1/3,表明其优化设计方法的合理性及高效性. 展开更多
关键词 双辐板涡轮盘 盘 榫结构 三维结构优化设计 减质 优化策略 参数化建模
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基于静强和寿命可靠性的双辐板涡轮盘/榫结构优化设计方法 被引量：9
3
作者 由于 陆山 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1388-1393,共6页
为保证双辐板涡轮盘/榫结构疲劳寿命及可靠性,提出基于静强和寿命可靠性的涡轮盘/榫结构优化设计方法.采用盘身轴对称模型和涡轮盘/榫三维模型交替优化策略,进行轮盘静强结构优化.结合材料应力-寿命数据,对满足静强准则的涡轮盘/榫结构... 为保证双辐板涡轮盘/榫结构疲劳寿命及可靠性,提出基于静强和寿命可靠性的涡轮盘/榫结构优化设计方法.采用盘身轴对称模型和涡轮盘/榫三维模型交替优化策略,进行轮盘静强结构优化.结合材料应力-寿命数据,对满足静强准则的涡轮盘/榫结构进行考虑尺寸效应的寿命可靠性分析,并建立各危险区域给定可靠度的峰值应力-寿命曲线.基于涡轮盘/榫静强优化设计平台,利用给定可靠度的应力-寿命曲线数据修改结构优化单点应力标准.在保证不出现轮盘破裂的前提下,将轮盘寿命可靠性优化的复杂过程简化为基于应力标准的寻优过程.典型例优化结果表明:静强优化后涡轮盘/榫的寿命不能满足设计要求;经寿命可靠性优化后,轮盘疲劳寿命较优化前增加了47.28%,满足寿命可靠性设计要求;且在轮盘静强优化质量减轻16.66%的基础上,再减轻3.43%;该方法在保证优化精度的条件下,可大幅提高优化效率,且易于工程设计中应用. 展开更多
关键词 双辐板涡轮盘/榫 寿命可靠性 结构优化设计 静强准则 尺寸效应
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高推质比双辐板涡轮盘结构研究及光弹试验验证 被引量：6
4
作者 董少静 申秀丽 +4 位作者 康滨鹏 樊江 李守秋 栾永先 霍成民 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期114-120,共7页
为了满足高推质比发动机的设计要求,采用渐进结构优化算法对传统涡轮盘进行了拓扑优化,确定了双辐板涡轮盘的结构形式.针对拓扑优化结果对双辐板涡轮盘进行了有限元分析和尺寸优化,使得同等应力水平下的双辐板涡轮盘比传统涡轮盘的质量... 为了满足高推质比发动机的设计要求,采用渐进结构优化算法对传统涡轮盘进行了拓扑优化,确定了双辐板涡轮盘的结构形式.针对拓扑优化结果对双辐板涡轮盘进行了有限元分析和尺寸优化,使得同等应力水平下的双辐板涡轮盘比传统涡轮盘的质量降低了23.6%.通过三维旋转光弹试验验证了所提出的双辐板涡轮盘结构的合理性和相关计算的正确性. 展开更多
关键词 高推质比 双辐板涡轮盘 拓扑优化 尺寸优化 光弹试验
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双辐板涡轮盘盘腔单向流固耦合分析 被引量：2
5
作者 韩玉琪 贾志刚 +1 位作者 刘红 朱大明 《航空发动机》 2017年第3期19-23,共5页
为减轻质量、提高冷却效率,针对下一代高推重比涡扇发动机高压涡轮盘的优化设计,基于3维双辐板涡轮盘模型进行单向流固耦合分析,通过定常流动换热分析得到该结构盘腔中的流场、压力场和温度场分布,将盘腔表面压力分布和盘体上的温度分... 为减轻质量、提高冷却效率,针对下一代高推重比涡扇发动机高压涡轮盘的优化设计,基于3维双辐板涡轮盘模型进行单向流固耦合分析,通过定常流动换热分析得到该结构盘腔中的流场、压力场和温度场分布,将盘腔表面压力分布和盘体上的温度分布作为载荷传递给盘体,对盘体进行应力分析得到应力场,从而建立起温度场和应力场的直接关联,总结出盘腔转速是影响盘体最大等效应力的关键参数,为双辐板涡轮盘的冷却设计和结构优化提供了数据支撑。 展开更多
关键词 双辐板涡轮盘 旋转盘腔 流动 换热 单向流固耦合 航空发动机
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航空发动机双辐板涡轮盘温度场与应力场分析 被引量：2
6
作者 金琰 郝艳华 黄致建 《郑州轻工业学院学报（自然科学版）》 CAS 2015年第1期81-84,共4页
基于ANSYS软件,研究了双辐板涡轮盘的温度场和应力场,通过划分各个区域的换热模型,较精确地计算了温度分布,再通过间接热-结构耦合计算出双辐板涡轮盘的应力分布.结果表明,双辐板涡轮盘最大平均径向应力、最大平均周向应力、盘心平均周... 基于ANSYS软件,研究了双辐板涡轮盘的温度场和应力场,通过划分各个区域的换热模型,较精确地计算了温度分布,再通过间接热-结构耦合计算出双辐板涡轮盘的应力分布.结果表明,双辐板涡轮盘最大平均径向应力、最大平均周向应力、盘心平均周向应力分别为702.35 MPa,679.68 MPa和880.98 MPa,不仅可满足规范设计要求的安全系数,还远小于材料的屈服强度1 070 MPa,其结构完全满足了强度要求,并具有很大的发展空间. 展开更多
关键词 航空发动机 双辐板涡轮盘 换热边界 温度场 应力分布
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具有盘腔扰流柱群的双辐板涡轮盘对流换热特性分析 被引量：2
7
作者 李磊 杨子龙 +1 位作者 唐仲豪 苑天宇 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期63-70,共8页
提出一种具有盘腔扰流柱群的双辐板涡轮盘,利用靠近盘腔出口处叉排扰流柱群的强化对流换热,进一步提高了双辐板涡轮盘的换热效果。对壁面层网格进行细化,采用SST k-ω湍流模型,分别建立具有光滑盘腔、盘腔扰流柱群的双辐板涡轮盘对流换... 提出一种具有盘腔扰流柱群的双辐板涡轮盘,利用靠近盘腔出口处叉排扰流柱群的强化对流换热,进一步提高了双辐板涡轮盘的换热效果。对壁面层网格进行细化,采用SST k-ω湍流模型,分别建立具有光滑盘腔、盘腔扰流柱群的双辐板涡轮盘对流换热模型,分析了扰流柱群对盘腔对流换热的影响。对比分析表明:扰流柱群明显增加了盘腔的局部对流换热,辐板上的低温区域明显增加,涡轮盘的最高温度相应降低,最高温度降低4 K;随着雷诺数的增加,扰流柱群局部对流换热系数相应增加,盘腔内壁的面积平均换热系数提高了20%,增强了双辐板涡轮盘的降温效果。 展开更多
关键词 航空发动机 双辐板涡轮盘 盘腔 扰流柱 强化对流换热
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双辐板涡轮盘盘腔流动换热分析 被引量：1
8
作者 韩玉琪 贾志刚 +1 位作者 刘红 朱大明 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2017年第3期48-52,共5页
基于UG软件建立了双辐板涡轮盘的三维模型,基于CFX软件对双辐板涡轮盘盘腔内的流动换热现象进行了数值模拟,获得了典型工况下旋转盘腔内的流场和温度场分布,初步总结了该盘腔结构内的流动换热规律。结果表明:该盘腔结构内的流动形式为... 基于UG软件建立了双辐板涡轮盘的三维模型,基于CFX软件对双辐板涡轮盘盘腔内的流动换热现象进行了数值模拟,获得了典型工况下旋转盘腔内的流场和温度场分布,初步总结了该盘腔结构内的流动换热规律。结果表明:该盘腔结构内的流动形式为典型的源-汇流动,冷气的总压和温度沿径向均逐渐增大,总压增和温度差随转速的增加而增大、随冷气流量的增加而减小,对流换热系数在不同流场区域表现出不同的分布特征。为双辐板涡轮盘的进一步结构优化设计提供了参考。 展开更多
关键词 航空发动机 双辐板涡轮盘 旋转盘腔 冷却 流动 换热 数值模拟
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航空发动机高负荷涡轮盘双辐板结构优化设计 被引量：28
9
作者 陆山 李伦未 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期631-636,共6页
转速高负荷重的涡轮盘是发动机重量大户,采用单辐板结构设计难以有效减轻重量。提出并建立了涡轮盘双辐板结构优化设计数学模型及方法,筛选了涡轮盘子午面形状设计参数,建立了应力约束条件,利用AN-SYS优化平台,编制了轮盘结构优化程序... 转速高负荷重的涡轮盘是发动机重量大户,采用单辐板结构设计难以有效减轻重量。提出并建立了涡轮盘双辐板结构优化设计数学模型及方法,筛选了涡轮盘子午面形状设计参数,建立了应力约束条件,利用AN-SYS优化平台,编制了轮盘结构优化程序。针对典型高负荷涡轮盘结构优化问题,分别进行了单辐板盘和双辐板盘结构优化设计,结果表明,在满足轮盘变形、强度要求的条件下,双辐板盘比单辐板盘重量可减少25.3%,应力分布更均匀,说明对于高负荷涡轮盘,双辐板盘具有明显的优势。 展开更多
关键词 双辐板涡轮盘 轮盘结构优化设计 ANSYS设计优化 应力安全系数 有限元分析
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双辐板涡轮盘轴向通流旋转腔流动换热数值研究
10
作者 叶超 郭隽 全永凯 《军民两用技术与产品》 2016年第2期180-181,共2页
采用计算流体力学商用软件CFX对双辐板涡轮盘腔进行三维稳态数值模拟,针对固体盘温度分布和流动结构及换热情况比较复杂的中心轴向通流旋转腔进行数值分析.轴向通流旋转腔流动换热具有周期性特征:腔内在一个周期中形成了一对涡团,其形... 采用计算流体力学商用软件CFX对双辐板涡轮盘腔进行三维稳态数值模拟,针对固体盘温度分布和流动结构及换热情况比较复杂的中心轴向通流旋转腔进行数值分析.轴向通流旋转腔流动换热具有周期性特征:腔内在一个周期中形成了一对涡团,其形状基本保持不变,并在盘中旋转;盘壁面的对流换热系数在一个周期内基本保持不变. 展开更多
关键词 双辐板 轴向通流 对流换热系数 周期性
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