篦齿封严风阻温升特性研究 被引量：9

1

作者 孙丹 卢江 +2 位作者 刘永泉 战鹏 信琦 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期65-74,共10页

篦齿封严风阻温升效应引起的热负荷对航空发动机涡轮叶片冷气系统有着重要的影响。采用理论分析、数值计算与实验相结合的方法系统地研究了篦齿封严的风阻温升特性。首先,对篦齿封严风阻温升特性进行了理论分析,设计搭建了篦齿封严风阻... 篦齿封严风阻温升效应引起的热负荷对航空发动机涡轮叶片冷气系统有着重要的影响。采用理论分析、数值计算与实验相结合的方法系统地研究了篦齿封严的风阻温升特性。首先,对篦齿封严风阻温升特性进行了理论分析,设计搭建了篦齿封严风阻温升特性实验台,建立了基于RNG(Re-Normalization Group)k-ε湍流方程的篦齿封严风阻温升数值求解模型。然后,研究了篦齿封严流场特性、泄漏特性和风阻温升特性,并将理论计算、数值仿真与实验测试结果相互对比分析,研究了压比、转速等因素对篦齿封严风阻温升特性的影响规律,揭示了篦齿封严的风阻温升效应产生的机理。结果表明:高低齿篦齿封严结构减弱了篦齿封严的透气效应,增强了篦齿封严的动能耗散,有利于降低篦齿封严的泄漏量;在所研究的工况下,转速低于2 000r/min时,风阻温升效应较小,转速在2 000~6 000r/min时,风阻温升随转速的升高而增大,温升值最高可达12.87K;压比的增大会加强气流的对流换热,转速为6 000r/min时,压比从1.1增加到1.3,温升值下降了7K左右;风阻温升产生的主要原因是流经封严间隙的黏性气流与高速旋转的转子相互摩擦产生热量,气流吸收这部分摩擦热导致温度升高,转子转速越高,风阻温升效应越强。所研究的篦齿封严风阻温升特性为航空发动机内通道气流热负荷分析提供了理论依据。 展开更多

关键词 航空发动机 篦齿封严 风阻温升 泄漏特性 对流换热

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基于环形板理论的机匣安装边密封特性分析方法研究 被引量：9

2

作者 艾延廷 李传喜 +1 位作者 田晶 王志 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期431-439,共9页

针对现代航空发动机机匣安装边密封设计与泄漏评估问题,本文开展了不同安装边结构参数及机匣所受载荷对安装边密封特性影响的研究。根据环形板理论,推导并建立了轴向力、内部气体压力等载荷与安装边形变的关系,据此研究了安装边厚度、... 针对现代航空发动机机匣安装边密封设计与泄漏评估问题,本文开展了不同安装边结构参数及机匣所受载荷对安装边密封特性影响的研究。根据环形板理论,推导并建立了轴向力、内部气体压力等载荷与安装边形变的关系,据此研究了安装边厚度、高度及螺栓预紧力等对安装边密封性能的影响规律。本文得出安装边根部轴向位移理论解与有限元计算结果相对误差为-2.71%,分离距离与有限元计算结果相对误差为-1.21%,具有很好的工程精度,为航空发动机机匣安装边密封特性分析与泄漏评估提供了一种有效方法。 展开更多

关键词 航空发动机 机匣 安装边 密封特性 环形板理论 分析方法

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基于WPD-KVI-Hilbert变换相结合的滚动轴承早期故障特征精准识别 被引量：7

3

作者 栾孝驰 沙云东 +4 位作者 柳贡民 徐石 赵宇 赵奉同 朱林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期356-367,共12页

为了能够有效地从轴承早期故障激励的高频振动信号中提取出故障特征信息,基于最优小波包基选取方法和峭度值最大筛选原则,提出了一种改进的小波包分解(WPD)、峭度值指标(KVI)与Hilbert变换相结合的滚动轴承早期故障特征识别方法。计算... 为了能够有效地从轴承早期故障激励的高频振动信号中提取出故障特征信息,基于最优小波包基选取方法和峭度值最大筛选原则,提出了一种改进的小波包分解(WPD)、峭度值指标(KVI)与Hilbert变换相结合的滚动轴承早期故障特征识别方法。计算选取最优小波包基,确定分解层数;采用WPD方法对轴承故障振动信号进行分解,获得若干个Node分量;基于峭度值指标最大原则筛选出有效的Node分量进行信号重构;对重构信号进行包络解调分析,提取出故障特征频率对轴承故障进行诊断。采用建立的方法对凯斯西储大学滚珠轴承外圈、内圈故障实验数据和自行开展的滚棒轴承外圈、滚动体故障实验数据进行了分析与诊断。研究结果表明:该方法能够有效提高故障信号高频分辨率、保留周期性冲击成分,并能准确有效提取出滚珠和滚棒轴承故障特征频率的1~7倍频及其与轴转频调制的系列边频带频率,实现对滚动轴承故障特征的精准识别与故障诊断。 展开更多

关键词 最优小波包基 峭度值 滚珠轴承 滚棒轴承 早期故障诊断

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基于ALE流固耦合方法的刷式密封泄漏特性理论与实验研究 被引量：7

4

作者 李国勤 孙丹 +2 位作者 刘永泉 战鹏 信琦 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1850-1860,共11页

现有刷式密封流固耦合求解模型因刷丝变形接触导致网格畸变而难以计算。本文提出了基于ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合方法考虑刷丝变形接触的三维瞬态双向流固耦合求解模型,设计搭建了刷式密封泄漏特性和可观测刷丝运动轨迹的... 现有刷式密封流固耦合求解模型因刷丝变形接触导致网格畸变而难以计算。本文提出了基于ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合方法考虑刷丝变形接触的三维瞬态双向流固耦合求解模型,设计搭建了刷式密封泄漏特性和可观测刷丝运动轨迹的实验装置。实验研究了刷式密封刷丝运动状态对泄漏特性的影响,不同压比条件下的泄漏特性变化规律,在验证刷式密封流固耦合求解模型准确性基础上,数值分析了不同时刻刷式密封速度分布与刷丝运动状态,并研究了不同结构参数对泄漏特性的影响规律。研究结果表明:基于ALE流固耦合方法解决了传统刷式密封求解模型因刷丝变形接触导致网格畸变而难以计算的问题,可准确计算刷式密封流场特性和力学特性;刷式密封刷丝吹下效应会降低泄漏量,刷丝颤振现象主要发生在气流入口处的前排刷丝域,会引起泄漏量增大,在气流力作用下,刷丝束轴向厚度变小,有利于减小泄漏量;在本文研究条件下,刷丝固定端与自由端的中间部位最先发生变形,随着时间的变化,气流速度逐渐趋于稳定,最大速度出现在末排刷丝与后挡板接触位置,刷丝自由端变形最大;刷式密封泄漏量随径向密封间隙的增大而增大,与径向密封间隙0mm时相比,径向密封间隙0.2mm时泄漏量增加了51.6%~62.8%。随着刷丝排数的增大,泄漏量逐渐减小,当刷丝排数大于25排时,其对泄漏量影响较小。随着刷丝间隙、刷丝与后挡板之间的轴向间隙、后挡板保护高度的增大,泄漏量先逐渐增大后趋于平缓。 展开更多

关键词 刷式密封 ALE流固耦合 泄漏特性 刷丝运动状态 变形接触

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螺旋槽对柱面气膜密封静力与动力特性影响机理研究 被引量：3

5

作者 张然 赵欢 +2 位作者 孙丹 胡海涛 常城 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期82-91,共10页

螺旋槽对柱面气膜密封静力和动力特性有较大影响。应用非定常动网格技术建立了柱面气膜密封多频椭圆涡动静力与动力特性求解模型,分析了不同工况及结构参数下螺旋槽对柱面气膜密封静力与动力特性的影响,研究了螺旋槽对封严气体泵吸效应... 螺旋槽对柱面气膜密封静力和动力特性有较大影响。应用非定常动网格技术建立了柱面气膜密封多频椭圆涡动静力与动力特性求解模型,分析了不同工况及结构参数下螺旋槽对柱面气膜密封静力与动力特性的影响,研究了螺旋槽对封严气体泵吸效应与流体动压效应影响,揭示了螺旋槽对柱面气膜密封静力和动力特性的影响机理。研究结果表明:随着进出口压比与偏心率的增大,气膜内流体动压效应增强,封严气体压力分布不均匀,使得密封泄漏量增加。随着螺旋角的增大,气体经过螺旋槽泵吸效应与挤压作用聚集在螺旋槽根部,形成了较为明显的动压效应,使得泄漏量增加。当螺旋角为30°~50°时,密封的径向气流力指向转子涡动中心,切向气流力与转子涡动速度方向相反,有效地抑制了转子涡动,转子系统稳定性较好。 展开更多

关键词 螺旋槽 柱面气膜密封 转子多频涡动 静力特性 动力特性 流体动压效应

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中介轴承多点故障动力学建模和仿真分析 被引量：6

6

作者 田晶 刘丽丽 +2 位作者 张凤玲 王志 艾延廷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期299-308,共10页

针对中介轴承故障理论尚不完善这个缺点,特别是中介轴承多点故障机理认识不清,基于非线性Hertz接触理论,采用时变位移激励函数对中介轴承内、外圈同时存在的故障进行描述,建立中介轴承多点故障4自由度动力学模型。搭建中介轴承故障实验... 针对中介轴承故障理论尚不完善这个缺点,特别是中介轴承多点故障机理认识不清,基于非线性Hertz接触理论,采用时变位移激励函数对中介轴承内、外圈同时存在的故障进行描述,建立中介轴承多点故障4自由度动力学模型。搭建中介轴承故障实验台,对中介轴承多点故障进行试验模拟,通过对比试验数据与动力学数值仿真结果发现,故障特征频率仿真结果与实验结果误差小于1%,验证动力学模型的有效性。基于此模型分析了缺陷宽度、径向载荷和转速比对典型故障特征参数的影响。研究表明:随着缺陷宽度、径向载荷和转速比的增大,峰值和均方根值均呈现增大趋势,而峭度因子变化规律较为复杂。轴承存在故障时,峭度因子始终大于3,波形因子则对故障不敏感。 展开更多

关键词 中介轴承 时变位移激励 多点故障 动力学模型 特征参数

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基于能量法的篦齿封严环气弹稳定性数值研究

7

作者 苏国征 孙丹 +2 位作者 李玉 王志 任国哲 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期187-196,共10页

针对航空发动机篦齿封严环气弹稳定性问题,采用基于三维插值及非定常动网格技术的能量法,建立了篦齿封严环气弹稳定性数值求解模型。在验证数值方法准确性的基础上,研究了供气压力、转速和进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响,分析了... 针对航空发动机篦齿封严环气弹稳定性问题,采用基于三维插值及非定常动网格技术的能量法,建立了篦齿封严环气弹稳定性数值求解模型。在验证数值方法准确性的基础上,研究了供气压力、转速和进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响,分析了篦齿封严环气动力、气动功分布特性,揭示了进气畸变对篦齿封严环气弹稳定性的影响机理。研究表明:在本文研究中,外篦齿封严环相对于内篦齿封严环更易发生气弹失稳;随供气压力增加,外篦齿封严环气弹稳定性呈现降低趋势,当供气压力为0.55 MPa和0.7 MPa时,外篦齿封严环存在气弹失稳的风险;转速2000 r/min和4000 r/min相对于6000 r/min具有更大的气弹失稳风险。相比于360°圆周进气,90°圆周进气的外篦齿封严环气动力存在相互抵消的耦合作用,所以90°圆周进气的外篦齿封严环具有较高的气弹稳定性。篦齿封严环在发生气弹失稳时,齿腔底部做功占总气动功百分比会显著增加,故在进行结构优化时,可改变齿腔底部的结构参数以对篦齿封严环气弹稳定性进行改善。 展开更多

关键词 篦齿封严环 气弹稳定性 能量法 进气畸变 气动功

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蜂窝衬套对篦齿封严静力与动力特性影响机理研究

8

作者 王泽铭 徐文峰 +3 位作者 任国哲 孙丹 李玉 温帅方 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期161-172,共12页

蜂窝衬套对篦齿封严的泄漏特性和动力特性有较大的影响。本文建立蜂窝衬套篦齿封严数值求解模型,在验证数值方法有效准确的基础上,研究了蜂窝衬套篦齿封严泄漏量随进口压力、封严间隙及转速的变化规律,构造泄漏量理论公式;运用非定常动... 蜂窝衬套对篦齿封严的泄漏特性和动力特性有较大的影响。本文建立蜂窝衬套篦齿封严数值求解模型,在验证数值方法有效准确的基础上,研究了蜂窝衬套篦齿封严泄漏量随进口压力、封严间隙及转速的变化规律,构造泄漏量理论公式;运用非定常动网格技术,建立多频椭圆涡动模型,分析了蜂窝衬套对篦齿封严泄漏特性和转子动力特性的影响机理。结果表明:蜂窝衬套篦齿封严泄漏量随进口压力、封严间隙的增加而增大,随转速的增加略有减小;在大间隙工况下(封严间隙大于0.5 mm),蜂窝衬套削弱气流的透气效应,减小泄漏量,对边距为0.8 mm蜂窝衬套篦齿封严的密封性能最佳。蜂窝衬套篦齿封严有着较大的直接阻尼和较小的交叉刚度,在高频涡动(频率大于120 Hz)时效果更明显;蜂窝衬套增大流场中的湍动能,增强气流能量的耗散速度,有利于提高封严性能;并且蜂窝衬套能够使周向压力分布更均匀,提高转子的稳定性。本文所构造的蜂窝衬套篦齿封严泄漏量理论公式,与数值仿真相对误差均在5%之内,能够准确地预测蜂窝衬套篦齿封严的泄漏量,满足工程实际需求。 展开更多

关键词 篦齿封严 蜂窝衬套 泄漏特性 动力特性 公式构造

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复合材料涡轮轴结构损伤演化及失效机理

9

作者 沙云东 黄靖轩 +1 位作者 骆丽 白旭 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期138-153,共16页

针对连续纤维增强复合材料涡轮轴结构损伤演化及失效机理分析,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,建立了与轴结构试验件尺寸相符合的有限元仿真计算模型及细观力学代表体积元(RVE)模型,预测轴结构的损伤演化并分析其失效机理。反向扭矩下,[... 针对连续纤维增强复合材料涡轮轴结构损伤演化及失效机理分析,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,建立了与轴结构试验件尺寸相符合的有限元仿真计算模型及细观力学代表体积元(RVE)模型,预测轴结构的损伤演化并分析其失效机理。反向扭矩下,[45]_(6)轴结构的损伤始于界面开裂,裂纹向两侧钛合金扩展,钛合金的剪切变形最终带动纤维的断裂;正向扭矩下,[45]_(10)轴结构的损伤始于基体损伤,断口两侧钛合金相互挤压摩擦,最终将纤维剪断。开展复合材料失效模式验证试验,通过声发射及扫描电镜技术,实现对失效过程中不同失效模式的判别。将仿真结果与试验结果进行对比验证,验证了模型和方法的有效性。模拟涡轮轴结构在扭转载荷下的损伤演化过程及失效机理,预测失效强度。结果表明:0°和90°铺层时扭转强度最低,45°铺层时扭转强度最高,提高近3倍。本文研究提出的预测模型及分析结论为纤维增强复合材料的设计和应用提供依据。 展开更多

关键词 复合材料涡轮轴 损伤演化 失效机理 失效强度 铺层角度

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静态篦齿封严温变效应产生机理数值研究

10

作者 李昶威 孙丹 +2 位作者 赵欢 王泽铭 张然 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期115-123,共9页

采用理论分析和数值计算的方法系统地研究了静态篦齿封严温变效应产生机理和影响因素,对静态篦齿封严温变效应进行了理论分析,建立了基于RNG(renormalization group)k-ε湍流方程的数值求解模型。研究了静态篦齿封严温变效应,分析了压... 采用理论分析和数值计算的方法系统地研究了静态篦齿封严温变效应产生机理和影响因素,对静态篦齿封严温变效应进行了理论分析,建立了基于RNG(renormalization group)k-ε湍流方程的数值求解模型。研究了静态篦齿封严温变效应,分析了压比和相对封严间隙对温变效应的影响规律,揭示了静态篦齿封严温变效应产生机理。结果表明:气体流经封严间隙温度先降低后升高,从涡流中心到外缘温度升高,齿腔近壁面气体温度升高。篦齿封严局部气体温度既有升高也有降低,总体上温度沿轴向降低;静态篦齿封严气体温度随压比和相对封严间隙的增加而降低,当压比为1.6,相对封严间隙为1.6时,温降最多为4.70 K;静态篦齿封严的温变效应主要是由其节流效应、热力学效应和摩擦效应产生。气体在间隙由于节流效应,分子动能减小,在齿腔由于热力学效应,涡流中心动能传递给涡流外缘,在齿腔近壁面由于摩擦效应,气体动能转换为热能。研究成果为篦齿封严间隙气流热分析提供了理论依据。 展开更多

关键词 静态篦齿封严 温变效应 节流效应 热力学效应 摩擦效应

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基于多体动力学的中介轴承局部缺陷故障振动特性分析

11

作者 田晶 艾辛平 +2 位作者 张凤玲 王志 汪才 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期238-248,共11页

为研究中介轴承存在局部缺陷时的振动特性及接触应力,基于多体动力学方法建立了中介轴承单点及复合故障二维全柔性动力学模型。应用该模型分析了中介轴承存在局部缺陷时的时频分布特性及接触应力变化规律,并与基于非线性Hertz接触理论... 为研究中介轴承存在局部缺陷时的振动特性及接触应力,基于多体动力学方法建立了中介轴承单点及复合故障二维全柔性动力学模型。应用该模型分析了中介轴承存在局部缺陷时的时频分布特性及接触应力变化规律,并与基于非线性Hertz接触理论的集中参数模型和实验测试结果进行对比分析,验证了多体动力学模型的准确性。研究结果表明:依据所建模型求得的故障特征频率与集中参数模型和实验结果误差均小于1%。轴承的等效应力最大值出现在故障裂痕处,且向四周扩散并减小;轴承承载区内的应力明显高于非承载区,应力变化的时间间隔为中介轴承故障特征频率基频的倒数。 展开更多

关键词 中介轴承 复合故障 多体动力学 接触应力 故障特征

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基于噪声测试的轴承滚动体划伤故障特征识别 被引量：2

12

作者 栾孝驰 沙云东 +1 位作者 张峰旗 那万晓 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第2期15-19,共5页

围绕航空发动机轴承典型故障不易诊断的问题,提出了基于噪声信号的非接触式测量方法。在实验室条件下设计并搭建具有复杂传递路径的轴承故障模拟转子试验台,用线切割的方法加工了轴承滚动体划伤故障,开展了该种故障下不同转速工况的试... 围绕航空发动机轴承典型故障不易诊断的问题,提出了基于噪声信号的非接触式测量方法。在实验室条件下设计并搭建具有复杂传递路径的轴承故障模拟转子试验台,用线切割的方法加工了轴承滚动体划伤故障,开展了该种故障下不同转速工况的试验测试,获取了故障轴承噪声信号及振动信号。对采集到的噪声信号进行频谱分析和小波阈值变换分析,振动信号进行包络谱分析。分析结果表明:基于噪声信号的诊断方法避免了复杂传递路径对信号的衰减作用,可以有效提取轴承滚动体划伤故障信号特征,识别效果明显优于振动信号。这里提出的基于噪声信号诊断的方法为航空发动机轴承故障诊断提供了新手段。 展开更多

关键词 滚动轴承 噪声 故障诊断 小波阈值变换方法 航空发动机

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基于DMD的双喉道矢量喷管的流场重构与分析

13

作者 王建明 刘晓东 +1 位作者 夏瑄泽 王成军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期186-195,共10页

采用分离涡模拟方法对双喉道矢量喷管的三维流场进行数值模拟,分析原始流场的压力系数以及密度梯度分布。运用动力学模态分解技术(DMD)对喷管z=0截面压力系数进行模态分解,选取得到的模态重构流场,将对应的模态进行时间演化并分析其特... 采用分离涡模拟方法对双喉道矢量喷管的三维流场进行数值模拟,分析原始流场的压力系数以及密度梯度分布。运用动力学模态分解技术(DMD)对喷管z=0截面压力系数进行模态分解,选取得到的模态重构流场,将对应的模态进行时间演化并分析其特性。结果表明:利用动力学模态分解得到的前5阶模态可以较完整地重构出双喉道矢量喷管的压力系数场,其中第1模态主要反映的是分离激波的摆动现象以及其对回流区与主流之间剪切层的压力脉动的影响。2阶模态的主要特征是剪切层中的涡系脱落。3阶模态中主要反映的是分离激波强度的变化。4阶、5阶模态主要表现为分离激波位置以及强度上的高阶振荡。 展开更多

关键词 推力矢量技术 双喉道矢量喷管 非定常流动 动力学模态分解 激波边界层干扰

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基于循环提取有效信息的主轴承故障特征增强方法

14

作者 栾孝驰 赵俊豪 +2 位作者 沙云东 佟鑫宇 张振鹏 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期251-262,共12页

针对航空发动机主轴承发生故障时特征信息提取不充分的问题,提出一种基于循环提取有效信息的主轴承故障特征增强方法。该方法首先对原始振动信号进行小波包分解,计算得到各个节点分量的相关系数值和峭度值,将其进行归一化融合为一个综... 针对航空发动机主轴承发生故障时特征信息提取不充分的问题,提出一种基于循环提取有效信息的主轴承故障特征增强方法。该方法首先对原始振动信号进行小波包分解,计算得到各个节点分量的相关系数值和峭度值,将其进行归一化融合为一个综合参数P i;其次根据特征信息循环提取准则定义一个置信区间,该区间将所有节点分量划分为高信噪比信号、低信噪比信号和高噪信号3个部分;然后不断筛选出高信噪比信号直至达到终止条件;最后重构所有高信噪比信号,并进行包络解调提取出轴承微弱故障特征。经仿真信号验证,去噪信号的信噪比相对于去噪前提升了11.31 dB。基于航空发动机中介轴承模拟试验台所测数据开展了特征信息循环提取方法有效性的综合验证,并对某型航空发动机主轴承振动信号进行了分析。实践表明:该方法适用于强背景噪声干扰工况下滚动轴承的特征提取,能准确诊断航空发动机主轴承故障。 展开更多

关键词 滚动轴承 航空发动机 小波包分解 特征信息循环提取准则 故障特征增强

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纤维增强复合材料涡轮轴失效模式分析方法验证

15

作者 沙云东 黄靖轩 骆丽 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第8期33-37,43,共6页

针对连续纤维增强复合材料涡轮轴结构失效模式分析问题,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,建立了与轴结构试验件尺寸相符合的有限元仿真计算模型,预测轴结构的危险位置并计算应变和位移响应,与试验结果进行对比验证。通过研究层合板主偏... 针对连续纤维增强复合材料涡轮轴结构失效模式分析问题,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,建立了与轴结构试验件尺寸相符合的有限元仿真计算模型,预测轴结构的危险位置并计算应变和位移响应,与试验结果进行对比验证。通过研究层合板主偏轴之间的关系应力的转化,将危险单元各个方向的宏观应力响应计算结果转化到细观力学RVE模型上,即为细观力学RVE模型受载情况;建立细观力学代表性体积元(RVE)模型,通过编程模拟实现模型的周期性边界条件,模拟复合材料轴结构损伤演化情况,并计算纤维增强复合材料应力响应,确定失效包线,结合损伤演化过程判别轴结构危险位置失效模式。开展复合材料失效模式验证试验,通过声发射及扫描电镜技术,实现对失效过程中不同失效模式的判别。将模拟仿真计算结果与试验结果对比分析,验证连续纤维增强复合材料涡轮轴结构失效模式分析方法的有效性。 展开更多

关键词 金属基复合材料 低压涡轮轴结构 失效模式分析方法 试验验证

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热声载荷下薄壁板行波管疲劳分析与试验研究 被引量：5

16

作者 沙云东 朱付磊 +1 位作者 赵奉同 张墨涵 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1876-1886,共11页

高速飞行器薄壁结构在高速气流冲击下,产生的热载荷、声载荷、随机振动载荷会使结构产生非线性大绕度动力学响应和高周疲劳破坏。对3组一端固支GH188薄壁板开展行波管热声疲劳试验,研究了温度和声压级对薄壁板的响应及寿命的影响,得到... 高速飞行器薄壁结构在高速气流冲击下,产生的热载荷、声载荷、随机振动载荷会使结构产生非线性大绕度动力学响应和高周疲劳破坏。对3组一端固支GH188薄壁板开展行波管热声疲劳试验,研究了温度和声压级对薄壁板的响应及寿命的影响,得到在热声载荷下薄壁结构的频率和动应力响应以及可能产生破坏的危险位置和疲劳寿命。根据耦合的有限元/边界元法对薄壁结构的非线性响应进行数值仿真,采用改进的雨流计数法和Morrow平均应力模型预估结构的疲劳寿命,与试验结果对比:频率响应误差在1%以内,基频应力响应误差在1%~3%,寿命值在3倍左右,验证了热声疲劳寿命预估模型的有效性。随后分析了薄壁结构的热振特性,分析发现:在声载荷和随机振动载荷下,结果基频响应起主导作用,且变化趋势相似,当基频动应力水平相同且主要研究基频附近疲劳寿命时,可用热振试验代替热声试验;当频率较宽时,热振疲劳寿命明显低于热声疲劳寿命。 展开更多

关键词 薄壁板 热声疲劳 热振疲劳 试验验证

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基于流固耦合的刷式密封泄漏特性理论与实验 被引量：5

17

作者 孙丹 丁海洋 +3 位作者 李国勤 刘长胜 刘斌 智强 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1519-1529,共11页

从理论与实验两方面研究了刷式密封泄漏流动特性及影响因素。建立了考虑刷丝变形的刷式密封泄漏流动特性流固耦合理论模型,实验研究了刷式密封泄漏量随进出口压比和转速等的变化规律,并与理论求解模型对比验证。在此基础上,运用理论模... 从理论与实验两方面研究了刷式密封泄漏流动特性及影响因素。建立了考虑刷丝变形的刷式密封泄漏流动特性流固耦合理论模型,实验研究了刷式密封泄漏量随进出口压比和转速等的变化规律,并与理论求解模型对比验证。在此基础上,运用理论模型分析了不同结构参数对密封泄漏量的影响规律,验证了构造的刷式密封泄漏量理论计算公式的准确性。研究结果表明:径向间隙一定时,刷式密封泄漏量随压比的增大而近似线性增加,转速对刷式密封的泄漏量影响不大;刷丝直径和刷丝间隙通过影响气体在刷丝束区域有效流通面积来影响泄漏量,有效流通面积越小,泄漏量越小;反之,则越大;随着刷丝直径、刷丝轴向排数的增大,刷式密封泄漏量逐渐降低;随着刷丝间隙的增大,泄漏量逐渐增大;随着后挡板保护高度、刷丝与后挡板轴向间隙的增大,泄漏量先显著增大后缓慢增加,最后趋于稳定;所构造的泄漏量理论公式可以准确预测刷式密封的泄漏量,为刷式密封结构优化设计提供理论依据。 展开更多

关键词 刷式密封 流固耦合 泄漏特性实验 流场特性 公式构造

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新型浮动式收敛袋型密封自适应同心性能数值与实验研究 被引量：5

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作者 孙丹 王平 +3 位作者 赵欢 张国臣 肖忠会 孟继纲 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期320-330,共11页

提出了新型浮动式收敛袋型密封结构,建立了新型收敛袋型密封数值求解模型,研究新型收敛袋型密封周向压力分布规律,分析进出口压比和偏心率对新型收敛袋型密封泄漏量及浮动同心力的影响。设计搭建了浮动式自同心密封实验台,在数值计算结... 提出了新型浮动式收敛袋型密封结构,建立了新型收敛袋型密封数值求解模型,研究新型收敛袋型密封周向压力分布规律,分析进出口压比和偏心率对新型收敛袋型密封泄漏量及浮动同心力的影响。设计搭建了浮动式自同心密封实验台,在数值计算结果与实验测试结果相互验证的基础上,研究进出口压比和偏心率对新型浮动式收敛袋型密封泄漏量及自适应同心性能的影响。研究结果表明:在本文研究工况下,新型收敛袋型密封所产生的浮动同心力是传统迷宫密封的8.9~10.9倍。在不同进出口压比和偏心率下,传统浮动式迷宫密封均始终处于初始偏心位置,自适应同心性能较差。新型浮动式收敛袋型密封均向转子轴心方向移动,且随着进出口压比和偏心率的增大,浮动响应时间缩短,自适应同心性能增强。新型浮动式收敛袋型密封具有良好的浮动响应特性和自适应同心性能。 展开更多

关键词 浮动式收敛袋型密封 偏心率 浮动同心力 浮动响应特性 自适应同心性能

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蜂窝密封泄漏特性与动力特性影响因素分析 被引量：5

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作者 周敏 孙丹 +2 位作者 肖忠会 孟继纲 姚洁 《风机技术》 2021年第5期58-65,I0007,共9页

结构参数与进口预旋对蜂窝密封静力与动力特性有较大影响。建立了蜂窝密封动力特性求解模型,在验证数值求解模型准确性的基础上,研究蜂窝芯格尺寸、轴向长度和进口预旋对密封性能的影响。结果表明,当蜂窝芯格尺寸相同时,密封有效刚度系... 结构参数与进口预旋对蜂窝密封静力与动力特性有较大影响。建立了蜂窝密封动力特性求解模型,在验证数值求解模型准确性的基础上,研究蜂窝芯格尺寸、轴向长度和进口预旋对密封性能的影响。结果表明,当蜂窝芯格尺寸相同时,密封有效刚度系数和有效阻尼系数随着轴向长度增加而增大;随着预旋比的增大,气流周向分量增大,轴向分量减小,故泄漏量逐渐减少;随着进口预旋的增大,蜂窝密封有效阻尼系数减小,主要是密封周向旋流增强,导致气流周向压力分布不均匀,从而降低了蜂窝密封的稳定性。 展开更多

关键词 蜂窝密封 结构参数 进口预旋 动力特性 泄漏量

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刷丝磨损对刷式密封泄漏流动特性影响数值与实验研究 被引量：3

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作者 冯毓钟 赵欢 +3 位作者 孙丹 慕伟 张国臣 李浩 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1234-1247,共14页

采用有限元分析与计算流体力学相结合的方法,建立了考虑刷丝磨损的刷式密封泄漏流动特性求解模型,设计搭建了基于柱面圆周摩擦形式的刷式密封摩擦磨损特性实验装置,实验研究了刷丝与转子间正压力特性,在实验验证数值计算准确性的基础上... 采用有限元分析与计算流体力学相结合的方法,建立了考虑刷丝磨损的刷式密封泄漏流动特性求解模型,设计搭建了基于柱面圆周摩擦形式的刷式密封摩擦磨损特性实验装置,实验研究了刷丝与转子间正压力特性,在实验验证数值计算准确性的基础上,研究了刷丝磨损对刷式密封泄漏流动特性的影响规律。研究结果表明:从刷丝束上游到下游,刷丝与转子间正压力和刷丝磨损长度均先减小后增大;刷丝磨损长度随干涉量、刷丝直径的增加而增大,随压比、刷丝长度的增加而减小。考虑刷丝磨损的刷式密封泄漏量随压比、干涉量、刷丝直径的增加而增大,随着刷丝长度的增加而减小。提出泄漏量变化率表征刷丝磨损对刷式密封泄漏特性的影响程度,泄漏量变化率随刷丝直径的增加而增大,随着刷丝长度和压比的增加而减小;在压比为2.5的工况下,当刷丝直径从0.09 mm增至0.11 mm时,泄漏量变化率从9.53%增至19.18%;当刷丝长度从15.556 mm增至17.556 mm时,泄漏量变化率从13.47%降至5.38%。增加刷丝长度并减小刷丝直径可以降低刷丝磨损对刷式密封封严性能的影响。 展开更多

关键词 刷式密封 摩擦磨损 泄漏特性 正压力 Archard黏着磨损理论

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