基于Workbench的中大型涡旋压缩机流场特性分析与流-热-固多场耦合研究

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作者 闫安岗 袁伟 +4 位作者 郭前建 张成 李雨倩 常青青 朱玉麒 《机床与液压》 北大核心 2025年第6期181-187,共7页

为了探究电机转速对中大型涡旋压缩机内部流场变化以及涡旋齿应力与变形的影响,基于ANSYS Workbench平台,通过对涡旋压缩机流体域进行建模,在进行网格无关性检验后,采用Fluent软件进行计算流体力学仿真分析,探究不同转速下压缩腔内压力... 为了探究电机转速对中大型涡旋压缩机内部流场变化以及涡旋齿应力与变形的影响,基于ANSYS Workbench平台,通过对涡旋压缩机流体域进行建模,在进行网格无关性检验后,采用Fluent软件进行计算流体力学仿真分析,探究不同转速下压缩腔内压力、温度分布情况,并根据流场分析结果,对动涡旋盘进行流-热-固多场耦合分析。结果表明:涡旋齿主要变形方向为轴向变形,最大变形量出现在齿顶位置。对涡旋盘进行检修时,应重点关注此位置的涡旋齿变形情况。低转速会破坏压缩腔内部流场稳定性,在一定区间内提高电机转速可以改善涡旋压缩机的径向泄漏现象,当电机转速提高至临界点时,涡旋压缩机压缩腔内的最大压力、温度值趋于稳定,此后将难以通过提高转速来改变压缩腔内部流场的变化情况。 展开更多

关键词 涡旋压缩机 动涡旋盘 多场耦合 应力和变形

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轮盘疲劳可靠性分析的Monte-Carlo数字仿真 被引量：17

2

作者 钱文学 尹晓伟 +1 位作者 谢里阳 何雪浤 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期254-256,266,共4页

低循环多轴疲劳失效是航空发动机低压压气机轮盘的主要失效形式。轮盘是一种价格昂贵的部件,对其进行部件的可靠性试验在经济上难以承受。据此以临界平面法为基础,通过Ansys有限元分析与材料的应变疲劳试验相结合,利用Monte-Carlo数字... 低循环多轴疲劳失效是航空发动机低压压气机轮盘的主要失效形式。轮盘是一种价格昂贵的部件,对其进行部件的可靠性试验在经济上难以承受。据此以临界平面法为基础,通过Ansys有限元分析与材料的应变疲劳试验相结合,利用Monte-Carlo数字仿真方法,确定了轮盘寿命的分布形式,建立了轮盘疲劳可靠性模型,并编制了轮盘疲劳可靠性分析软件,对某型轮盘进行了疲劳可靠性分析。与传统的确定性方法相比更加符合轮盘的失效状况,与基于真实轮盘的试验相比则可以有效降低试验费用,缩短试验周期。 展开更多

关键词 轮盘 可靠性 临界平面法 寿命分布 MONTE-CARLO法

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压气机轮盘疲劳寿命影响参量的灵敏度分析 被引量：11

3

作者 钱文学 尹晓伟 +1 位作者 何雪浤 谢里阳 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期677-680,共4页

压气机轮盘的材料参数与所受应力水平等因素对轮盘寿命有重要影响,就轮盘疲劳寿命对各相关参量的灵敏度进行了详细的分析计算,确定了寿命对各相关参量的敏感程度,绘制了相应的疲劳寿命影响参量灵敏度曲线.计算分析表明,轮盘寿命对轮盘... 压气机轮盘的材料参数与所受应力水平等因素对轮盘寿命有重要影响,就轮盘疲劳寿命对各相关参量的灵敏度进行了详细的分析计算,确定了寿命对各相关参量的敏感程度,绘制了相应的疲劳寿命影响参量灵敏度曲线.计算分析表明,轮盘寿命对轮盘疲劳强度参数与应力的灵敏度影响较大,在各参数中对疲劳强度指数的灵敏度影响是最大的,灵敏度达到了10,当疲劳强度指数值发生变化时将引起疲劳寿命值的很大变化.轮盘寿命对疲劳延性参数的灵敏度较小,其中对疲劳延性系数的灵敏度值小于1且变化不大,可以近似认为是一个常数.通过对各参数的灵敏度分析,在设计中就可以根据寿命对各参量灵敏度的不同,合理确定轮盘的材料、结构和加工工艺.这也是进一步进行优化设计和可靠性设计的基础. 展开更多

关键词 灵敏度分析 轮盘 临界平面法 差分法 疲劳寿命

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含销钉孔边裂纹的某压气机轮盘裂纹扩展分析 被引量：19

4

作者 张智轩 石多奇 杨晓光 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期567-574,共8页

基于三维裂纹扩展分析软件FRANC3D V6.0,结合有限元软件,采用子模型技术建立断裂力学有限元模型.对带孔平板试样的裂纹扩展进行了数值模拟,分析了裂纹扩展规律,计算结果与手册解误差很小,结果表明了分析方法的可行性和准确性.建立了含... 基于三维裂纹扩展分析软件FRANC3D V6.0,结合有限元软件,采用子模型技术建立断裂力学有限元模型.对带孔平板试样的裂纹扩展进行了数值模拟,分析了裂纹扩展规律,计算结果与手册解误差很小,结果表明了分析方法的可行性和准确性.建立了含销钉孔边裂纹的轮盘断裂力学有限元模型,对其进行了三维动态裂纹扩展分析,计算了应力强度因子和裂纹扩展寿命.结果表明:该分析方法简单可行,几种裂纹形式中销钉孔内表面裂纹对轮盘裂纹扩展寿命危害最大. 展开更多

关键词 压气机轮盘 子模型 断裂力学 应力强度因子 裂纹扩展

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TC11钛合金盘等温流变成形的数值模拟及其生产应用 被引量：12

5

作者 李苏洋 罗迎社 +2 位作者 李颂文 许小虎 周建罗 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2001年第1期22-25,共4页

针对钛合金压气机盘的等温流变成形过程 ,应用有限元数值模拟方法 ,对热加工规范许可的某一成形温度和不同应变速率下的流变成形过程进行了分析和比较。模拟结果包括一系列人机交互自动生成的流变过程图、等效应变场、挤压力曲线及等温... 针对钛合金压气机盘的等温流变成形过程 ,应用有限元数值模拟方法 ,对热加工规范许可的某一成形温度和不同应变速率下的流变成形过程进行了分析和比较。模拟结果包括一系列人机交互自动生成的流变过程图、等效应变场、挤压力曲线及等温度场等 ,从数值模拟“实验”的角度 ,对热流变成形过程进行了不可逆过程热力学分析 ,并对等温流变成形件进行了低倍流线、金相组织。 展开更多

关键词 TC11钛合金 压气机盘 等温流变成形 数值模拟 飞机

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TC11钛合金压气机盘的模锻工艺优化 被引量：6

6

作者 张海燕 张士宏 +2 位作者 李臻熙 程明 王忠堂 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 2009年第1期41-45,共5页

TC11钛合金是生产发动机叶片和压气机盘的重要材料,随着对发动机安全可靠性能要求的提高,得到变形均匀的压气机盘锻件十分重要。根据制定的TC11钛合金热加工图,确定该合金压气机盘的基本锻造工艺。结合热力耦合刚粘塑性有限元法和正交... TC11钛合金是生产发动机叶片和压气机盘的重要材料,随着对发动机安全可靠性能要求的提高,得到变形均匀的压气机盘锻件十分重要。根据制定的TC11钛合金热加工图,确定该合金压气机盘的基本锻造工艺。结合热力耦合刚粘塑性有限元法和正交设计方法,研究不同坯料尺寸、模具温度和变形速度对压气机盘成形工艺的影响,提出以变形均匀性函数为目标函数优化压气机盘的成形工艺,最终优化TC11钛合金压气机盘的锻造工艺。 展开更多

关键词 TC11钛合金 压气机盘 热加工图 正交设计方法 变形均匀性函数

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压气机盘疲劳可靠性数字仿真分析 被引量：3

7

作者 钱文学 尹晓伟 +1 位作者 何雪浤 谢里阳 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1022-1025,共4页

以多轴疲劳的临界平面法为基础,应用随机有限元法确定了压气机盘榫槽部位应力的分布参数,通过标准试样的应变控制低循环疲劳试验确定了材料参数的分布,采用数字仿真分析技术,得到了压气机盘寿命的分布形式和分布参数,建立了压气机盘疲... 以多轴疲劳的临界平面法为基础,应用随机有限元法确定了压气机盘榫槽部位应力的分布参数,通过标准试样的应变控制低循环疲劳试验确定了材料参数的分布,采用数字仿真分析技术,得到了压气机盘寿命的分布形式和分布参数,建立了压气机盘疲劳可靠性模型.由仿真分析结果可知此方法是可行的,它可以有效降低压气机盘的试验费用,缩短试验周期,具有较高的精度. 展开更多

关键词 压气机盘 可靠度 临界平面法 多轴疲劳 数字仿真

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基于多轴疲劳模型的轮盘低循环疲劳寿命预测 被引量：2

8

作者 钱文学 尹晓伟 +2 位作者 由美雁 何雪浤 谢里阳 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期843-846,共4页

充分考虑多轴应力对疲劳寿命的影响,对应用多轴疲劳寿命模型进行轮盘的低循环多轴疲劳寿命预测作了探讨,并结合具体工程实例进行了应用研究。确定了轮盘危险平面的位置,确定了危险平面上的相关参量,应用多轴疲劳模型进行了寿命评估,计... 充分考虑多轴应力对疲劳寿命的影响,对应用多轴疲劳寿命模型进行轮盘的低循环多轴疲劳寿命预测作了探讨,并结合具体工程实例进行了应用研究。确定了轮盘危险平面的位置,确定了危险平面上的相关参量,应用多轴疲劳模型进行了寿命评估,计算结果显示应用多轴疲劳模型进行轮盘的低循环多轴疲劳寿命评估,所得结果与轮盘的试验结果符合得较好,研究结果具有一定的实际工程意义。 展开更多

关键词 轮盘 FEM 多轴疲劳 临界平面 应力分布

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TC11钛合金压气机盘闭模锻造过程中的缺陷预测 被引量：2

9

作者 张海燕 张士宏 +2 位作者 程明 李臻熙 曹春晓 《精密成形工程》 2009年第1期62-65,共4页

TC11钛合金压气机盘在实际生产中存在各种缺陷,降低了压气机盘的使用性能。将基于试验数据建立的TC11钛合金高温塑性变形时的延性损伤演化模型以及本构模型与有限元相结合,对某TC11钛合金压气机盘等温闭模锻造过程中的温度、等效应变和... TC11钛合金压气机盘在实际生产中存在各种缺陷,降低了压气机盘的使用性能。将基于试验数据建立的TC11钛合金高温塑性变形时的延性损伤演化模型以及本构模型与有限元相结合,对某TC11钛合金压气机盘等温闭模锻造过程中的温度、等效应变和损伤变量的分布进行了数值分析,同时预测了塑性失稳区的位置。为优化其成形工艺提供了一种有效的方法。 展开更多

关键词 钛合金 压气机盘 损伤模型 缺陷 数值分析

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基于蚁群算法活塞压缩机盘形活塞的优化设计 被引量：2

10

作者 朱学军 李明丽 《煤矿机械》 北大核心 2011年第12期46-48,共3页

针对盘形活塞的结构特点,以盘形活塞的重量最小为优化目标,同时确定影响活塞重量的设计变量,以盘形活塞的弯曲应力、切应力以及挤压应力为约束函数。优化算法采用了蚁群算法,可以求解出目标函数的全局最优解,经过计算验证该方法具有精... 针对盘形活塞的结构特点,以盘形活塞的重量最小为优化目标,同时确定影响活塞重量的设计变量,以盘形活塞的弯曲应力、切应力以及挤压应力为约束函数。优化算法采用了蚁群算法,可以求解出目标函数的全局最优解,经过计算验证该方法具有精度高、容易实现等优点。 展开更多

关键词 蚁群算法 活塞压缩机 盘形活塞 优化设计

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轮盘疲劳寿命的参量敏度分析 被引量：2

11

作者 赵秀荣 钱文学 谢里阳 《航空制造技术》 2008年第10期87-89,95,共4页

低周多轴疲劳失效是航空发动机压气机盘失效的主要形式。轮盘的失效往往导致极其严重的后果。本文采用差分法就轮盘疲劳寿命对各相关参量的敏度进行了分析,确定了寿命对各相关参量的敏度,并用参量敏度曲线图进行了直观的表示。

关键词 压气机轮盘 敏度分析 临界平面法 差分法

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轴流压气机动态失速过程三维计算 被引量：4

12

作者 屠宝锋 胡骏 赵勇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1616-1621,共6页

基于三维非定常欧拉方程和三维激盘模型发展了一种用于研究轴流压气机动态失速过程的三维计算方法.利用该计算方法研究了某型高压压气机第一级的动态失速过程,并就转子总静压升特性的三种不同径向分布对失速过程的影响进行了分析.计算... 基于三维非定常欧拉方程和三维激盘模型发展了一种用于研究轴流压气机动态失速过程的三维计算方法.利用该计算方法研究了某型高压压气机第一级的动态失速过程,并就转子总静压升特性的三种不同径向分布对失速过程的影响进行了分析.计算结果表明该方法能够反映出压气机的三维动态失速过程、失速团的三维空间结构,并能有效地表现出转子沿径向的特性变化对压气机气动稳定性的影响,而且还能够用于判断压气机的危险截面. 展开更多

关键词 轴流压气机 旋转失速 激盘模型 危险截面 数值计算

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航空发动机压气机盘瞬态温度场的数值研究 被引量：11

13

作者 杨军 王代军 郭文 《燃气涡轮试验与研究》 2009年第1期16-18,31,共4页

利用ANSYS/Thermal瞬态热分析功能对压气机盘腔进行了瞬态温度场数值模拟,并将模拟结果与试验数据进行比较,验证了压气机盘边界条件计算方法的可靠性和ANSYS软件作为压气机转子瞬态温度计算工具的有效性。

关键词 压气机盘 瞬态温度场 数值模拟 边界条件

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某航空发动机高压压气机盘的振动特性分析 被引量：6

14

作者 魏武国 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第13期286-290,共5页

基于含预应力结构模态分析的有限元理论,对某典型航空发动机压气机盘进行振动特性分析。根据初始设计参数,在通用有限元软件中建立起盘的三维有限元模型。首先计算了盘在不旋转时的频率和振型,然后计算了盘在常用转速下存在预应力时的... 基于含预应力结构模态分析的有限元理论,对某典型航空发动机压气机盘进行振动特性分析。根据初始设计参数,在通用有限元软件中建立起盘的三维有限元模型。首先计算了盘在不旋转时的频率和振型,然后计算了盘在常用转速下存在预应力时的频率和振型,并分析了离心负荷对盘固有振动特性的影响。最后分析了盘的行波振动特性,计算了节径振动的行波频率,考虑盘外缘叶片受到的周期性气体力对盘的激振影响,画出共振特性曲线,为后续结构分析和排故提供依据;同时发现盘的驻波临界转速高于盘的最大工作转速,表明该盘不会发生驻波共振,对保证该发动机的可靠工作具有重要意义。 展开更多

关键词 高压压气机盘 振动特性分析 行波 驻波临界转速

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压气机和涡轮双性能盘的制造方法 被引量：4

15

作者 姚泽坤 郭鸿镇 苏祖武 《航空科学技术》 1997年第2期9-11,共3页

采用双重组织-双重性能的压气机和涡轮盘更能适应温度梯度和应力梯度增大的工作要求,它可采用局部形变热处理法、径向定向再结晶法、组合制坯等温锻造成形法等工艺制造。

关键词 涡轮盘 压气机 等温 锻造 航空发动机

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制冷系统涡旋压缩机涡旋盘重构与反求技术研究 被引量：3

16

作者 王立存 张贤明 +3 位作者 杨旭 王旭东 张国进 周凯 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第5期672-676,共5页

涡旋盘是影响滤油机制冷系统涡旋压缩机性能的主要部件,在逆向工程反求基础上,通过激光扫描方式获取涡旋盘点云数据,比较了接触式测量和非接触式测量的优缺点。利用Imageware进行了点云数据处理,通过Imageware导入扫描所得到的点云,选... 涡旋盘是影响滤油机制冷系统涡旋压缩机性能的主要部件,在逆向工程反求基础上,通过激光扫描方式获取涡旋盘点云数据,比较了接触式测量和非接触式测量的优缺点。利用Imageware进行了点云数据处理,通过Imageware导入扫描所得到的点云,选择保留原始数据,在显示中选择隐藏选择对象,对剩下的点云部分进行圈选,直到点云近似于一条直线。基于CATIA软件平台对涡旋盘进行了重构和反求,运用在点云上生成断面功能,将实体部分隐藏,在截出图形上选择点列,切换到创成式外形设计模式,构建新的曲线和平面,按照涡旋盘实体对图形进行倒角等修改获得最终涡旋盘成品。 展开更多

关键词 涡旋盘 涡旋压缩机 滤油机 重构技术 反求技术

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耦合三维CFD的多级压气机气动扩稳预测模型研究 被引量：1

17

作者 张韬 陈伟杰 +2 位作者 乔渭阳 赵鑫雨 张扬军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期74-83,共10页

为将扩稳措施对压气机级局部流场的扰动与多级压气机喘振边界相关联,准确预测各种扩稳措施对多级压气机喘振边界的影响,基于三维CFD数值模拟技术对包含扩稳措施的压气机级特性的预测方法与基于“激盘-滞后-集聚容积”一维单元体稳定性... 为将扩稳措施对压气机级局部流场的扰动与多级压气机喘振边界相关联,准确预测各种扩稳措施对多级压气机喘振边界的影响,基于三维CFD数值模拟技术对包含扩稳措施的压气机级特性的预测方法与基于“激盘-滞后-集聚容积”一维单元体稳定性预测模型进行耦合,建立了多级压气机气动扩稳数值模拟的预测模型,实现了对多级压气机喘振边界和扩稳效果的预测。应用发展的预测模型,对某三级轴流压气机在叶尖微射流作用下的喘振边界进行了预测分析,证明了本文预测模型的可靠性和有效性。预测结果表明,在压气机转子叶尖前缘的微射流,能够明显提高压气机的效率,并提高压气机级的稳定裕度。数值模拟结果同时揭示了多级压气机中不同级和不同位置扩稳对多级压气机喘振边界具有明显不同的影响,某型压气机第三级转子叶尖微射流扩稳设计能够有效提高压气机的稳定性。 展开更多

关键词 多级压气机 喘振边界 单元体模型 级特性 气动扩稳

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压气机盘腔径向引流减涡器研究综述 被引量：1

18

作者 罗翔 白阳 何建 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期427-437,共11页

径向引流减涡器通常位于航空发动机压气机盘腔中,通过抑制气流周向速度的发展从而降低空气系统引气过程中的压力损失,对于提升发动机效率有着十分重要的作用。本文对压气机盘腔径向引流减涡器的相关研究进行综述。研究表明:常用的减涡... 径向引流减涡器通常位于航空发动机压气机盘腔中,通过抑制气流周向速度的发展从而降低空气系统引气过程中的压力损失,对于提升发动机效率有着十分重要的作用。本文对压气机盘腔径向引流减涡器的相关研究进行综述。研究表明:常用的减涡器包括减涡管、去旋喷嘴、翅片和导流板等结构。其中,管式减涡器的研究和应用最多,其减阻效果较好,但存在着质量较大,且在高速旋转时易产生振动等问题;去旋喷嘴质量较轻,但也有着流量不稳定的现象;导流板同样有着安装和稳定上的问题。有学者尝试对减涡管和去旋喷嘴的结构进行改进,均取得了一定的优化效果。通过对现有研究的梳理可以发现:目前还缺乏描述总压损失的理论模型,熵分析可以作为新的入手点研究总压损失机理。近期研究表明总压损失主要出现在转折位置,这一点与静压损失有所不同,也为减涡器的改进优化提供了思路。 展开更多

关键词 压气机盘腔 径向引流 压力损失 减涡器

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离心式压缩机叶轮转子抛光的节能原理及应用 被引量：3

19

作者 周耀密 邹正文 刘建平 《机械》 2002年第2期72-74,75,共4页

针对大型钢铁企业制氧厂用DH - 71型离心式空压机进行节能技术研究 ,论述对压缩机叶轮转子进行打磨抛光的节能原理及工艺方法。

关键词 离心式压缩机 轮阻损失 叶轮抛光 工艺方法 节能

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GH4169合金热模锻直接时效压气机盘件的组织与性能

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作者 刘丰军 陈国胜 +2 位作者 王庆增 吕旭东 吴瑞恒 《宝钢技术》 CAS 2012年第4期40-44,共5页

用热模锻技术成功锻制出我国目前最大推力的航空发动机压气机用437 mmGH4169合金直接时效盘件。通过光学金相检验、室温和650℃拉伸试验、650℃/700 MPa组合持久及595℃/825 MPa蠕变试验,对比研究了该盘件与普通盘件的组织和性能。结... 用热模锻技术成功锻制出我国目前最大推力的航空发动机压气机用437 mmGH4169合金直接时效盘件。通过光学金相检验、室温和650℃拉伸试验、650℃/700 MPa组合持久及595℃/825 MPa蠕变试验,对比研究了该盘件与普通盘件的组织和性能。结果表明,热模锻技术成功克服了模具的激冷影响,获得了尺寸精化、组织均匀的盘件。该盘件的组织性能全部超过了该发动机的技术要求。与普通模锻工艺相比,热模锻工艺的单件节材35 kg,材料利用率提高30%左右,且工艺的可控性和稳定性更好。 展开更多

关键词 GH4169合金 热模锻 压气机盘件

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