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《基于ANSYS的某型航空發(fā)動機渦輪葉片的振動特性分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、現(xiàn)代Mode叫rn器盯基于ANSYS的某型航空發(fā)動機渦輪葉片的振動特性分析羅澤明，鄭麗。丁偉(海軍航空兵學院，遼寧葫蘆島125001)摘要：以某型航空發(fā)動機的高壓渦輪葉片為研究對象，采用Solidworks軟件建立其三維實體模型，基于有限元分析軟件ANSYS對其進行振動特性分析，得出葉片的振動頻率特性和前六階振動模態(tài)特性。仿真結果對渦輪葉片的設計和改進具有一定的指導意義。關鍵詞：渦輪葉片振動特性模態(tài)分析中圖分類號：v263．6文獻標識碼：A文章編號：1002—6886(2014)02—0036—04Vibrationcharacteri
2、sticsanalysisforaero——engineturbinebladebasedonANSYSLUOZeming，ZHENGLi，DINGWeiAbstract：A3一DentitymodelisestablishedforAero—engineturbinebladebasedonthesoftwareofSolidworks．AndthevibrationcharacteristicsisanalysiedusingtheFEAsoftwareofANSYS，thengetsthefrequencycharacterist
3、icsandthevibra—tionmodalanalysis．Theresultshasmeaningtothedesignandimprovementoftheturbineblade．Keywords：turbineblade；vibrationcharacteristics；modalanalysisSolidworks軟件建立其三維實體模型，采用有限元計0引言算軟件ANSYS對其進行振動特性分析。在航空發(fā)動機的工作過程中，渦輪葉片作為膨1三維實體模型建立脹做功的關鍵部件，位于燃燒室之后。工作過程中，它一方面以高達上萬轉甚至幾
4、萬轉的轉速工作，另本文研究的發(fā)動機的高壓渦輪工作葉輪包含且一方面承受著來自燃燒室的高達一千攝氏度左右的呈圓周分布的61片葉片。葉片主要包括葉身和葉高溫高壓燃氣，其工作條件極度惡劣。盡管在設計根兩大部分。高壓渦輪葉片通時采用了較好的材料，并適當?shù)倪M行了冷卻，但在實過樅樹型葉根固定在轉轂上。際的使用過程中，由振動尤其是共振引起的疲勞損基于Solidworks軟件，選取渦輪傷，仍然是造成渦輪葉片斷裂的主要原因之一，已經(jīng)的一個單元，即一個葉片，建立嚴重的關系到飛行安全。的三維實體模型如圖1所示。隨著計算機技術和數(shù)值計算方法的發(fā)展，利用有限元方法
5、對渦輪葉片進行振動模態(tài)分析來解決由2有限元分析模型建立振動引起的葉片損壞正不斷深人¨。為了利用ANSYS對渦輪對于雙轉子發(fā)動機來說，高壓渦輪在前，低壓渦葉片進行振動特性分析，考慮輪在后，高溫高壓燃氣首先流人高壓渦輪。因此，實圖1渦輪葉片Solidworks到格式的一致，首先必須采用際使用上，一般都是高壓渦輪葉片斷裂。某型航空三維實體模型Parasolid文件的格式將渦輪葉發(fā)動機采用的渦輪由一級高壓渦輪和一級低壓渦輪片Solidworks三維實體模型導組成。本文以高壓渦輪工作葉輪為研究對象，利用設享、5nelt，an，"I_2口J年’第’
6、2期fluenxl人ANSYS．算速度快等優(yōu)點，并且適合大型對稱特征值求解問2．1網(wǎng)格劃分F題，所以本文對渦輪葉片的模態(tài)分析采用Block根據(jù)渦輪葉片的具體的形狀和計算需要，考慮Lanczos法。到網(wǎng)格劃分時容易包含奇異角的單元，尺寸過渡處3．1固有頻率計算容易m現(xiàn)應力集中的區(qū)域，同時應力梯度應有緩有基于上述條件，利用有限元分析軟件ANSYS對急的變化等問題，在具體劃分網(wǎng)格時采用20節(jié)點六渦輪葉片進行振動模態(tài)分析，得到了渦輪前六階同面體單元來對渦輪葉片有頻率如表1所示。進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格形表1渦輪葉片振動的前六階固有頻率式選擇Solid
7、l86，但是，階次頻率在葉根的榫頭處和葉片的邊緣，進行了手動的細致的劃分，以滿足細密網(wǎng)格和粗疏網(wǎng)格的不同。經(jīng)過一系列處理和檢查后，最后渦輪葉片的有限元模型圖2渦輪葉片的有限元模型如圖2所示。發(fā)動機1二作時，額定T作轉速為11440r／rain，2．2材料特性設置經(jīng)過計算，可得旋轉角速度為1198rad／s，頻率為某型航空發(fā)動機渦輪葉片采用的材料為鎳基高191Hz。比較可知，與渦輪葉片振動的前六階固有溫合金GH49，其密度為8．35e3kg／Ill。由于其彈頻率相差較大，兩者發(fā)生共振的可能性較小，這也說性模量和泊松比是隨溫度變化的量，因此
8、，結合渦輪明葉片的振動特性較好。葉片具體的一T作溫度816c【=，此時，泊松比為0．3，彈3．2模態(tài)分析性模量為1．43el1Pa。葉輪上的葉片可以看成是一個固定的彈性梁，2．3邊界條件當它受到激振力的作用
