航空发动机整机动力学建模及模型确认 被引量：5

1

作者 梁昊天 高东武 +3 位作者 尉询楷 王鑫 王浩 臧朝平 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1-13,共13页

针对航空发动机整机结构部件多、连接状态复杂、动力学特性预测困难的问题,提出了基于“超模型”虚拟测试数据的航空发动机整机结构分层次动力学建模及模型确认方法。建立各单个部件的简化模型,在初始无样机时,基于超模型的虚拟测试数... 针对航空发动机整机结构部件多、连接状态复杂、动力学特性预测困难的问题,提出了基于“超模型”虚拟测试数据的航空发动机整机结构分层次动力学建模及模型确认方法。建立各单个部件的简化模型,在初始无样机时,基于超模型的虚拟测试数据对单个部件简化模型进行动力学模型确认;基于两两连接部件超模型的虚拟测试数据,实现确认后的简化模型两两连接界面的修正与确认,连接部件超模型的虚拟测试数据通过部件的超模型与螺栓连接超模型建模理论获得;建立转子组件的动力学模型,并基于参考数据进行修正与确认;将确认后的转子模型和考虑连接的机匣系统模型进行组合,获得整机动力学模型。以某型涡扇发动机为例,采用该方法建立了其整机动力学模型。确认后的发动机整机简化模型的临界转速预测值与实际发动机整机测试的临界转速参考值对比,误差在10%以内,验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 航空发动机 超模型 动力学建模 连接结构 模型确认

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航空发动机机匣螺栓连接结构简化模型修正 被引量：2

2

作者 付鹏哲 赵迪文 刘玉 《航空发动机》 北大核心 2024年第3期98-102,共5页

为了提高航空发动机机匣螺栓连接结构动力学模型修正效率,基于模态置信准则(MAC),提出了一种基于实体振型的动力学参数简化模型修正技术,采用该技术对发动机机匣典型螺栓连接结构有限元参数模型进行了修正。通过模态测试获得实际机匣的... 为了提高航空发动机机匣螺栓连接结构动力学模型修正效率,基于模态置信准则(MAC),提出了一种基于实体振型的动力学参数简化模型修正技术,采用该技术对发动机机匣典型螺栓连接结构有限元参数模型进行了修正。通过模态测试获得实际机匣的模态信息,并与有限元实体模型模态进行比较,利用实体模型模态信息筛选修正参数,采用参数化响应面优化方法对机匣动力学简化模型进行修正。结果表明:基于实体振型的动力学参数简化模型修正技术可以避免对模型进行多次调用,提高了简化模型修正效率;具有较高的修正精度,修正后的典型螺栓连接结构简化模型准确性明显提高约11%。该修正技术进一步完善后可用于航空发动机整机动力学分析、故障分析等。 展开更多

关键词 螺栓连接结构 有限元建模 模态测试 模型修正 机匣 航空发动机

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机匣包容试验的叶片根部爆破飞断方法 被引量：1

3

作者 刘闯 张亚楠 +3 位作者 王海舟 黄福增 陈国栋 王全 《航空发动机》 北大核心 2024年第2期164-169,共6页

在航空发动机包容试验中,为满足叶片在根部失效的要求,设计了基于爆破切割技术的叶片根部飞断试验方法。通过平板静态爆破试验确定了柔爆索的切割能力,并使用柔爆索进行了真实叶片的静态爆破试验。在MTS拉伸试验机上对爆破切割后的损伤... 在航空发动机包容试验中,为满足叶片在根部失效的要求,设计了基于爆破切割技术的叶片根部飞断试验方法。通过平板静态爆破试验确定了柔爆索的切割能力,并使用柔爆索进行了真实叶片的静态爆破试验。在MTS拉伸试验机上对爆破切割后的损伤叶片进行了静拉伸试验,确定了损伤叶片的剩余强度为50~56 kN。按照静态爆破试验获得的开槽尺寸在叶片根部开槽并敷设柔爆索,采用树脂胶固定后,在立式转子试验器上采用遥控触发的方式进行了真实叶片旋转状态下的飞断试验。结果表明:在叶片两侧加工4 mm深沟槽并敷设柔爆索爆破后,叶片被柔爆索切割,并在预定飞断转速下失效飞出。飞断截面断口显示叶片中段被柔爆索的金属射流完全切断,前后缘在离心载荷作用下拉断,爆破作用没有对叶片产生附加动能,成功实现了叶片在预定转速下的根部断裂失效。 展开更多

关键词 风扇叶片 包容试验 柔爆索 爆破切割 平板预试验 失效分析 航空发动机

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某型航改燃气轮机机匣安装边结构参数优化设计

4

作者 高万彬 张轲 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期171-180,共10页

航改燃气轮机机匣安装边的性能受多个结构参数和载荷参数的影响,为了在给定的结构参数和载荷参数范围内设计性能最优的安装边结构,提出一种机匣安装边结构参数优化设计方法。首先,采用拉丁超立方抽样方法进行实验设计,构建仿真算例样本... 航改燃气轮机机匣安装边的性能受多个结构参数和载荷参数的影响,为了在给定的结构参数和载荷参数范围内设计性能最优的安装边结构,提出一种机匣安装边结构参数优化设计方法。首先,采用拉丁超立方抽样方法进行实验设计,构建仿真算例样本空间;其次,采用有限元分析方法分析了螺栓孔中心距、螺栓孔直径、安装边厚度等结构参数和机匣内介质压力、介质温度、单个螺栓预紧力等载荷参数对安装边最大等效弹性应力、接触面平均间隙和接触面最大接触压强等特性的影响规律;然后,构建了机匣安装边密封性能计算的代理模型,并对给定工况下燃气轮机机匣安装边结构进行了参数优化设计;最后,针对安装边结构优化设计结果,试验验证了其密封性能以及代理模型的计算精度。结果表明:基于代理模型计算得到的机匣安装边结构密封性能与试验结果误差在10%以内,该方法可用于航改燃气轮机机匣安装边结构的工程优化设计与性能评估。 展开更多

关键词 航改燃气轮机 机匣安装边 代理模型 结构优化设计 拉丁超立方体实验设计

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某航空发动机机匣的动力学模型修正 被引量：27

5

作者 马双超 臧朝平 兰海波 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期878-884,共7页

利用动力学模型修正技术对某航空发动机机匣的有限元模型进行了修正.通过振动模态测试得到了实际机匣的模态数据用以作为有限元模型修正的基准.利用频率对单元刚度的灵敏度分析选定了修正区域.在此基础上,应用1阶优化方法对机匣的有限... 利用动力学模型修正技术对某航空发动机机匣的有限元模型进行了修正.通过振动模态测试得到了实际机匣的模态数据用以作为有限元模型修正的基准.利用频率对单元刚度的灵敏度分析选定了修正区域.在此基础上,应用1阶优化方法对机匣的有限元模型进行修正.研究结果表明:修正后机匣有限元模型的前10阶模态的计算值与实际测试的误差都在29%以内,可以应用在后续的发动机整机动力学分析等方面. 展开更多

关键词 航空发动机机匣 模型修正 有限元建模 模态测试 灵敏度分析

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改进型一体化加力燃烧室方案的数值模拟 被引量：11

6

作者 王伟龙 金捷 +4 位作者 井文明 刘邓欢 季鹤鸣 游庆江 李江宁 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1119-1124,共6页

针对传统加力燃烧室质量过大与非加力状态下流动损失巨大的问题展开了设计研究,提出了一种改进型一体化加力燃烧室方案,取消了常规的钝体稳定器,采用了内突扩中心锥的火焰稳定结构.采用了数值模拟的方法研究方案的性能.结果表明:该方案... 针对传统加力燃烧室质量过大与非加力状态下流动损失巨大的问题展开了设计研究,提出了一种改进型一体化加力燃烧室方案,取消了常规的钝体稳定器,采用了内突扩中心锥的火焰稳定结构.采用了数值模拟的方法研究方案的性能.结果表明:该方案对入口参数不敏感;在所有研究的工况条件下,3种方案总压恢复系数均高于0.96,加力燃烧室的效率接近0.90;采用波瓣混合器的方案具有最佳的总体性能. 展开更多

关键词 一体化 加力燃烧室 波瓣混合器 燃烧效率 总体性能

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机匣纵向安装边螺栓联结结构参数对泄露压力的影响 被引量：5

7

作者 艾延廷 赵鑫 +1 位作者 田晶 王克明 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第30期9133-9138,共6页

航空发动机机匣安装边多采用不含垫片的螺栓联结结构形式,安装边除了刚度及强度要求外,还有气体密封要求,特别是对内压力较大的高压压气机机匣。利用线弹性断裂力学的相关理论,简化螺栓法兰联结结构,推导出泄露压力计算公式。利用workbe... 航空发动机机匣安装边多采用不含垫片的螺栓联结结构形式,安装边除了刚度及强度要求外,还有气体密封要求,特别是对内压力较大的高压压气机机匣。利用线弹性断裂力学的相关理论,简化螺栓法兰联结结构,推导出泄露压力计算公式。利用workbench软件进行仿真计算,得出螺栓联结处的正应力分布,求得泄露压力。通过有限元计算,研究了螺栓预紧力、螺栓位置和法兰厚度等参数对泄露压力的影响,为机匣纵向安装边螺栓联结结构参数设计提供了参考依据。 展开更多

关键词 线弹性 泄露压力 机匣 螺栓预紧力

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时变转速下裂纹圆柱壳的参数振动稳定性分析 被引量：3

8

作者 辛健强 王建军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2227-2236,共10页

利用有限元方法建立周期时变转速影响下裂纹圆柱壳的有限元模型并且得到了系统的质量、刚度和阻尼矩阵.在对圆柱壳进行模态分析的基础上,利用Bolotin方法编制MATLAB程序进行周期时变转速影响下裂纹圆柱壳的参数振动稳定性分析,讨论裂纹... 利用有限元方法建立周期时变转速影响下裂纹圆柱壳的有限元模型并且得到了系统的质量、刚度和阻尼矩阵.在对圆柱壳进行模态分析的基础上,利用Bolotin方法编制MATLAB程序进行周期时变转速影响下裂纹圆柱壳的参数振动稳定性分析,讨论裂纹长度C、模态阻尼比ξ、转速基值Ω0、静载荷因子α和动载荷因子β对不稳定区域的影响规律. 展开更多

关键词 裂纹 圆柱壳 周期时变转速 模态特性 参数振动稳定性

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基于不相关模态振型的修正技术 被引量：1

9

作者 翟学 王建军 翟庆刚 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期405-415,共11页

为充分利用试验测量结果,探讨了一种修正技术,不但有效利用试验数据中与有限元模型相关的模态信息,同时也有效利用不相关模态信息,并成功应用于某型现代高推质比涡扇发动机结构中.通过计算,修正后的模型计算值与试验测试值比较接近,误... 为充分利用试验测量结果,探讨了一种修正技术,不但有效利用试验数据中与有限元模型相关的模态信息,同时也有效利用不相关模态信息,并成功应用于某型现代高推质比涡扇发动机结构中.通过计算,修正后的模型计算值与试验测试值比较接近,误差接近0,MAC(model assurance criteria)值接近1.研究表明:利用不相关模态振型的模型修正技术能够有效得到准确的修正参数值,且修正后的有限元模型具有很高的计算精度. 展开更多

关键词 结构动力学 模型修正 振动模态测量 试验数据应用 振型相关性 目标函数

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液压作动筒裂纹分析 被引量：7

10

作者 李佳 刘丽玉 +1 位作者 何玉怀 胡春燕 《失效分析与预防》 2013年第2期98-102,共5页

某型发动机液压作动筒在打压和试车阶段发现泄漏,检查发现焊缝处存在裂纹。利用微距照相机和扫描电镜对液压作动筒裂纹外观、裂纹断口进行宏微观观察,并用能谱仪进行成分分析,利用金相显微镜和显微硬度计对作动筒进行了组织与硬度检测... 某型发动机液压作动筒在打压和试车阶段发现泄漏,检查发现焊缝处存在裂纹。利用微距照相机和扫描电镜对液压作动筒裂纹外观、裂纹断口进行宏微观观察,并用能谱仪进行成分分析,利用金相显微镜和显微硬度计对作动筒进行了组织与硬度检测。结果表明:液压作动筒受到应力腐蚀作用,在打压试验或试车前期就萌生裂纹,造成早期失效;建议严格控制焊缝背面余高和尖角过渡,同时从作动筒清洗等工序查找腐蚀介质来源并加以控制。 展开更多

关键词 液压作动筒 裂纹 应力腐蚀

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航空发动机火焰筒X射线检测时黑线缺陷的研究 被引量：1

11

作者 王忠平 贺勇 +1 位作者 谈军 王晓军 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1995年第2期91-94,共4页

本文通过对ＧＨ１６３合金ＴＩＧ焊焊缝金属偏析规律的试验研究，探讨了航空发动机火焰筒Ｘ射线检测时Ｘ光胶片上黑线缺陷的形成机制，并提出了有效的防治措施。

关键词 火焰筒 射线检测 黑线缺陷 航空发动机 焊接

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机匣包容性破坏势能法的试验验证 被引量：12

12

作者 范志强 高德平 +2 位作者 覃志贤 姜涛 李卫东 《燃气涡轮试验与研究》 2006年第2期26-29,共4页

为了验证航空发动机机匣包容性破坏势能法,本文完成了20次模型机匣包容性冲击试验,得到了模型叶片撞击模型机匣时的速度、应变响应和模型叶片撞击模型机匣过程的高速摄影照片。试验结果表明,该模型机匣的非包容失效模式主要是剪切破坏... 为了验证航空发动机机匣包容性破坏势能法,本文完成了20次模型机匣包容性冲击试验,得到了模型叶片撞击模型机匣时的速度、应变响应和模型叶片撞击模型机匣过程的高速摄影照片。试验结果表明,该模型机匣的非包容失效模式主要是剪切破坏。本文还采用数值分析方法对机匣包容性进行了模拟,计算结果与试验结果吻合良好。 展开更多

关键词 模型机匣 模型叶片 包容性 冲击 数值分析

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径向简谐激励下航空发动机机匣的振动分析 被引量：5

13

作者 温登哲 陈予恕 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期96-105,共10页

根据航空发动机机匣薄壁结构的几何特征,将机匣简化为一端简支一端固支的圆柱壳结构,建立了系统的动力学方程,并采用多尺度法对动力学方程进行了求解,进而研究了径向简谐激励下机匣动力学方程的零解及非零解的稳定性,并讨论了系统单模... 根据航空发动机机匣薄壁结构的几何特征,将机匣简化为一端简支一端固支的圆柱壳结构,建立了系统的动力学方程,并采用多尺度法对动力学方程进行了求解,进而研究了径向简谐激励下机匣动力学方程的零解及非零解的稳定性,并讨论了系统单模态运动发展到复合模态运动以及能量在模态之间的转移过程,最后采用数值方法研究了径向简谐激励下机匣的振动特性.结果表明:随着径向简谐激励的增加,系统表现为周期运动、倍周期运动及混沌运动交替出现. 展开更多

关键词 航空发动机机匣 圆柱壳 双模态位移 运动稳定性 混沌运动

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机匣螺栓连接分区域薄层单元建模方法 被引量：9

14

作者 王攀 臧朝平 《航空发动机》 北大核心 2019年第2期7-12,共6页

机匣连接的螺栓预紧力大小对其动力学特性影响较大。为更准确反映其接触刚度随预紧力的变化情况,采用分区域薄层单元方法代替螺栓连接部分,并基于螺栓连接超模型刚度理论、赫兹接触理论以及M-B分形模型,推导出不同螺栓预紧力下分区域薄... 机匣连接的螺栓预紧力大小对其动力学特性影响较大。为更准确反映其接触刚度随预紧力的变化情况,采用分区域薄层单元方法代替螺栓连接部分,并基于螺栓连接超模型刚度理论、赫兹接触理论以及M-B分形模型,推导出不同螺栓预紧力下分区域薄层单元的弹性模量,模拟机匣连接部分的轴向接触刚度,给出螺栓连接机匣简化建模方法。并以1个螺栓连接试验机匣为例,对比在不同螺栓预紧力下机匣仿真频率与模态试验频率,最大误差仅为2.83%。结果表明:分区域薄层单元建模方法能够有效地对不同预紧力下的螺栓连接机匣进行简化建模。 展开更多

关键词 机匣 螺栓预紧力 分区域薄层单元 赫兹接触理论 M-B分形模型

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不同结构一体化加力燃烧室冷态流场与性能仿真 被引量：3

15

作者 林爽 吴榕 +2 位作者 阮盛伟 魏坤腾 王博 《飞机设计》 2021年第5期53-58,共6页

为研究不同结构一体化加力燃烧室冷态流场与性能,对整体物理模型进行数值仿真,分析了不同工况下燃烧室内部流场速度流线图、流阻系数与总压恢复系数。结果表明:加力燃烧室的总压恢复系数与流阻系数随入口马赫数增大而降低;当量扩张角越... 为研究不同结构一体化加力燃烧室冷态流场与性能,对整体物理模型进行数值仿真,分析了不同工况下燃烧室内部流场速度流线图、流阻系数与总压恢复系数。结果表明:加力燃烧室的总压恢复系数与流阻系数随入口马赫数增大而降低;当量扩张角越大,加力燃烧室性能越佳;带扭度截尾支板较无扭度截尾支板有更优良的整流效果:在Ma=0.28时,最大当量扩张角带扭度截尾支板设计方案流阻系数Φ=0.163;在Ma=0.13时,最大当量扩张角带扭度截尾支板设计方案总压恢复系数δ=0.9976;在采用带扭度截尾支板设计时,一体化加力燃烧室回流区结构完整,回流区面积与涡心位置对进口马赫数不敏感,能够有效保障加力燃烧室在不同实际飞行状态下稳定工作。 展开更多

关键词 一体化加力燃烧室 带扭度截尾支板 当量扩张角 总压恢复系数 流阻系数

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航空发动机试验器连接机匣动力学模型的确认方法 被引量：4

16

作者 王立 梁昊天 +2 位作者 王相乾 周标 臧朝平 《机械制造与自动化》 2021年第5期82-87,共6页

提出一种基于参数灵敏度的航空发动机连接机匣动力学模型确认方法。以航空发动机整机试验器机匣系统为研究对象,以实测数据为参考基准,对单个机匣有限元简化模型进行修正与模型确认;基于实体薄层单元建立两段机匣连接结构有限元模型,并... 提出一种基于参数灵敏度的航空发动机连接机匣动力学模型确认方法。以航空发动机整机试验器机匣系统为研究对象,以实测数据为参考基准,对单个机匣有限元简化模型进行修正与模型确认;基于实体薄层单元建立两段机匣连接结构有限元模型,并对薄层刚度进行模型修正;基于修正后的实体薄层单元建立连接机匣连接结构有限元模型。机匣组件模态测试数据与有限元模型模态仿真数据对比表明:最终确认的机匣组件的有限元模型能够有效地反映实际结构动力学特性。 展开更多

关键词 航空发动机 机匣 有限元 模态测试 模型修正

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骨架式支承框架结构设计技术研究 被引量：2

17

作者 马婷婷 罗贵火 王飞 《现代机械》 2015年第4期37-41,共5页

借鉴于F119发动机外涵机匣的骨架式结构设计思想,提出了骨架式承力框架结构的设计技术研究并对骨架式中介机匣进行了初步研究。针对某型涡扇发动机的中介机匣结构建立了矩形、三角形、菱形三种骨架结构,根据构件的不同受载情况,分析了... 借鉴于F119发动机外涵机匣的骨架式结构设计思想,提出了骨架式承力框架结构的设计技术研究并对骨架式中介机匣进行了初步研究。针对某型涡扇发动机的中介机匣结构建立了矩形、三角形、菱形三种骨架结构,根据构件的不同受载情况,分析了四种工况下典型骨架式中介机匣结构的强度和变形的规律。为快速有效的计算分析,编写了构件的参数化设计程序并形成了可视化界面的参数化设计软件平台,实现了建模、计算和查看结果的参数化,最终得出结论为三角形骨架结构较好。 展开更多

关键词 骨架式结构 强度和变形 参数化建模 软件平台 可视化界面

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圆筒腔壁的表观黑度计算

18

作者 朱谷君 张建强 徐南荣 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第4期420-422,共3页

提出了一种计算发动机喷管内壁表观黑度的模型，该模型考虑了燃气及波长范围对壁面表观黑度的影响。并对于模型圆筒壁腔进行了算例计算。结果表明：表观黑度与计算域内辐射换热结果有关。

关键词 辐射 喷管 黑度 圆筒 航空发动机

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航空发动机机匣包容性试验研究 被引量：15

19

作者 刘闯 陈国栋 +3 位作者 黄福增 王洪斌 张昕东 田昊 《航空发动机》 北大核心 2020年第3期71-76,共6页

为了研究某型发动机机匣的包容性,在立式旋转试验器上进行了包容性试验。在进行叶片飞断转速控制时,提出1种改进的预置切口的方法,并通过拉伸试验和有限元法确定了切口预留面积。考虑了相邻叶片对飞断叶片的影响,制定了试验方案,获得了... 为了研究某型发动机机匣的包容性,在立式旋转试验器上进行了包容性试验。在进行叶片飞断转速控制时,提出1种改进的预置切口的方法,并通过拉伸试验和有限元法确定了切口预留面积。考虑了相邻叶片对飞断叶片的影响,制定了试验方案,获得了叶片的飞断转速、断叶与机匣的撞击影像、转子的冲击载荷、试验过程中的轴心轨迹和机匣受到撞击后的动态响应。结果表明:涡轮叶片在5620 r/min转速下飞断,准确控制在预定范围内,该型机匣能够包容失效叶片,测试方案合理有效,可为航空发动机机匣包容性试验提供参考。 展开更多

关键词 包容试验 机匣 飞断转速 高速摄像 轴心轨迹 航空发动机

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热流环境下航空发动机短环形火焰筒动力学响应特性分析 被引量：1

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作者 张家铭 沙云东 艾思泽 《机械制造与自动化》 2021年第1期136-139,146,共5页

采用数值仿真分析方法对航空发动机短环形火焰筒结构进行简化处理,构建短环形火焰筒结构模型。通过有限元方法对结构进行流固耦合分析计算,得到火焰筒壁面温度分布及气动压力分布,计算火焰筒结构热模态结果并分析。通过耦合的有限元/边... 采用数值仿真分析方法对航空发动机短环形火焰筒结构进行简化处理,构建短环形火焰筒结构模型。通过有限元方法对结构进行流固耦合分析计算,得到火焰筒壁面温度分布及气动压力分布,计算火焰筒结构热模态结果并分析。通过耦合的有限元/边界元法以扩散场的形式对火焰筒结构施加噪声激励载荷,对火焰筒结构多场耦合非线性动力学响应特性进行分析,获得了短环形火焰筒结构在温度载荷、气动力载荷与噪声载荷耦合作用下的动力学响应规律。 展开更多

关键词 航空发动机 短环形火焰筒 热流环境 耦合的有限元/边界元 响应分析

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