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组合压气机部件振动参数化设计方法研究

作　者: 王向辉
导　师: 漆文凯
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 组合压气机 参数化 振动 转子动力特性 临界转速 动刚度
分类号: V231.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
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内容摘要


组合压气机汇集了轴流式压气机和离心式压气机的优点，被广泛用于中小型航空发动机中。中小型发动机的显著特点是结构紧凑、转速高，这对其部件动力特性无疑是一大挑战，组合压气机作为其核心部件，其动力特性将直接影响整机的动力特性。针对组合压气机，本文开展了如下研究工作：1、选定组合压气机的几何可调参数，利用VB语言编译基于UG NX Open API语言的组合压气机参数化建模系统，并运用该系统实现参数化快速建模。2、针对同一组合压气机转子部件模型，采用传递矩阵法和有限元法计算其动力特性，对比验证建立的有限元模型的正确性。3、分别对组合压气机的转子部件、静子部件以及部件整体系统进行模态分析，并对比分析其结果；并对支承-机匣系统动刚度进行了计算分析。4、分别采用支承静刚度模型、支承动刚度模型以及部件整体模型对组合压气机进行动力特性分析，在转子一级盘上施加一个不平衡量，对组合压气机部件系统进行不平衡响应分析；采用部件整体有限元模型对不同参数的组合压气机模型进行动力特性分析，通过研究其临界转速值对所选参数的敏感度，分析参数变化对其动力特性的影响。本文的研究成果对组合压气机以及航空发动机整机的动力特性研究有一定的参考价值。通过临界转速敏感度分析，可微调某几何参数达到调节临界转速的目的，具有一定的工程实践意义。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
注释表  13-14
第一章 绪论  14-18
  1.1 选题背景及意义  14
  1.2 国内外研究现状  14-17
    1.2.1 发动机整机系统建模研究  14-15
    1.2.2 整机系统的动力特性分析研究  15-17
  1.3 本文主要研究内容  17-18
第二章 转子动力特性分析理论基础  18-37
  2.1 基于传递矩阵法的组合压气机转子动力特性分析  18-27
    2.1.1 传递矩阵法的原理及分段原则  18-19
    2.1.2 轴段及轴段间的传递矩阵  19-25
    2.1.3 组合压气机转子动力特性实例分析  25-27
  2.2 基于有限元法的组合压气机转子动力特性分析  27-36
    2.2.1 有限元法的原理  27-34
    2.2.2 组合压气机转子动力特性实例分析  34-36
  2.3 本章小结  36-37
第三章 组合压气机参数化建模  37-42
  3.1 参数化建模原理  37-38
  3.2 组合压气机几何参数的选择  38
  3.3 组合压气机参数化建模系统  38-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章 组合压气机振动特性分析  42-54
  4.1 组合压气机模态分析  42-49
    4.1.1 转子系统模态分析  42-45
    4.1.2 机匣模态分析  45-47
    4.1.3 组合压气机部件系统模态分析  47-49
  4.2 组合压气机支承-机匣系统动刚度分析  49-52
    4.2.1 机匣的动刚度分析  50-51
    4.2.2 支承-机匣系统的动刚度分析  51-52
  4.3 本章小结  52-54
第五章 组合压气机动力特性分析  54-73
  5.1 基于不同模型的组合压气机动力特性分析  54-60
    5.1.1 基于转子-支承静刚度理论的组合压气机动力特性分析  54-55
    5.1.2 基于转子-支承动刚度理论的组合压气机动力特性分析  55-56
    5.1.3 基于部件模型的组合压气机动力特性分析  56-58
    5.1.4 组合压气机不平衡响应分析  58-60
  5.2 支承刚度对组合压气机系统动力特性的影响  60-64
    5.2.1 支承刚度为3×10~6N /m的部件系统动力特性分析  60-62
    5.2.2 支承刚度为3×10~5N /m的部件系统动力特性分析  62-63
    5.2.3 支承刚度对组合压气机动力特性的影响  63-64
  5.3 转轴半径对组合压气机系统动力特性的影响  64-66
  5.4 机匣厚度对组合压气机系统动力特性的影响  66-68
  5.5 轴流式轮盘半径对组合压气机系统动力特性的影响  68-70
  5.6 轴流叶片长度对组合压气机系统动力特性的影响  70-72
  5.7 本章小结  72-73
第六章 总结与展望  73-75
  6.1 本文工作总结  73-74
  6.2 展望  74-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
在学期间的研究成果及发表的学术论文  79-80
附录  80-81

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空发动机（推进系统） > 发动机原理 > 发动机结构力学
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