转子热弯曲瞬态温度场研究

研究转子在停止加热后,在自然对流换热过程中转轴的瞬态温度场,为热弯曲变形分析提供了依据,以双环式实验器为对象,采用SIMPLE方法计算换热系数,用三维有限元方法计算转子瞬态温度场,计算结果与实验结果吻合较好,因而,这种方法可用于分析发动机转子在停机后的温度变化规律。     

某型发动机转子热弯曲变形及其影响数值分析

采用有关文献提出的数值分析方法,对某型发动机转子的热弯曲变形及其影响进行了定量分析,得出了一些可供工程实际参考的有益结果。首次在发动机转子轴对称稳态温度场的基础上,借助热弯曲实验器实验结果,产生一个非轴对称温度场,用三维热弹性有限元法计算其热弯曲变形,采用传递矩阵法计算热弯曲振动响应。上述方法在热弯曲试验器分析中均得到了验证。实践表明这是一种分析航空发动机热弯曲及其影响的简便可行的数值分析方法。      

转子热弯曲振动试验研究

模仿某型发动机涡轮转子,研制了悬臂式热弯曲振动试验器,进行了热弯曲温度场测量、热弯曲变形试验、热弯曲振动响应试验,试验结果与采用传递矩阵法计算热弯曲振动响应相比较,理论值与实验值吻合较好。      

考虑认知不确定性的热防护结构瞬态温度场分析

瞬态温度场不确定性分析对高超声速飞行器热防护设计与评估有着重要的意义。本文考虑材料热物性参数的认知不确定性因素,提出了一种瞬态热传导温度响应的不确定性分析求解方法。首先,通过拉丁超立方抽样获得不确定性参数样本,将样本参数写入有限元计算文件中,用区间来表征参数的认知不确定性。其次,基于蒙特卡罗方法及有限元计算得到结构的不确定性瞬态温度响应曲线集。最后,以波纹夹芯热防护结构为例验证方法的可行性。研究结果表明,当结构有净热量流入时,由材料热物性参数的不确定性引起的瞬态温度响应的不确定性区间不断增大,并且瞬态温度响应的不确定性区间宽度与结构的温度变化具有正相关特点。     

离散结构三维瞬态温度场分析

阐述了离散结构温度场分析的基本理论,介绍了用于离散结构温度场分析的ＡＳＴＳＡ软件系统,并引用算例对如何使用该软件进行离散结构温度场分析进行了说明。     

高超声速飞行器瞬态热试验

为了进行高超声速飞行器热防护系统的初步设计和数值计算的验证,设计开发了高超声速飞行器瞬态气动加热地面试验系统及其控制软件.试验系统能够根据飞行器的飞行轨迹和外形参数加载瞬态热流,实时测出结构表面的热流值和温度,得到飞行器的表面试验热流曲线和温度曲线.试验系统采用真空舱模拟飞行环境,并为此设计了冷却床,在真空环境下能比较真实的模拟热防护系统的下表面热环境,使瞬态热试验的原理更加合理,精度进一步提高.      

齿轮瞬态温度场的仿真分析

以直齿圆柱齿轮为研究对象,基于能量守恒定律和傅立叶定律推导了齿轮瞬态温度场的导热微分方程,根据定解条件确定了齿轮各个界面边界条件,运用有限元方法和传热学理论建立直齿圆柱齿轮模型,加载边界条件,并对其瞬态温度场进行仿真,得到了不同周期的温度场分布和节点温度变化曲线,系统地分析了其温度场随时间的变化.结果表明:温度随着啮合周期的增多而增高;在啮合阶段节点温度有一急剧升高,在退出啮合后进入非啮合阶段,温度逐渐降低;啮合阶段温升大于非啮合阶段温度的下降,该节点温度总体趋势升高.分析结果符合实际,为齿轮的热分析奠定了坚实的基础.     

航空发动机热起动过程中转子热弯曲振动特性研究

针对航空发动机在试验起动过程中振动响应显著增大、压气机转子出现偏磨的问题,基于试验过程中的机匣振动测试数据,识别出发动机振动异常现象与发动机热起动过程中存在的转子热弯曲相关.通过综合分析不同热起动条件对发动机振动响应的影响规律,制定了热起动前进行2次冷运转,冷机时间控制在不大于36 min或不小于75 min的起动方案...     

热气动弹性变形对飞行器结构温度场的影响研究

气动加热造成的结构温升可能造成飞行器结构失效从而带来安全隐患。准确预测结构温度场在高超声速飞行器热防护系统与结构设计中显得尤为重要。气动热与传热耦合是提高结构温度场预测精度的有效手段,经长期研究与发展,不管是耦合方法研究还是实际工程应用都已开展了大量工作。但这些研究工作均未考虑结构变形对气动加热和结构温度场的影响。而在实际飞行过程中,特别是长时间飞行后,结构变形对结构温度场的影响往往是不能忽略的,对气动力/热环境也都有直接的影响。本文以飞行器静热气动弹性计算方法为基础,对高超声速飞行器机翼模型进行了考虑热气动弹性变形影响的气动热与传热耦合计算,并与不考虑变形对热环境影响情况的计算结果进行了对比分析。结果表明,虽然对于大面积区域变形对气动热/结构温度场的影响较小,但对于热防护结构重点关注且精度要求较高的前缘驻点附近区域计算结果变化明显。由此,也说明了考虑弹性变形对结构温度场预测的重要性。该研究工作为进一步提高飞行器结构温度场预测精度和结构热安全性能评估能力奠定了基础。     

复合材料层合回转壳瞬态温度场和热应力场分析

 本文用有限元法研究了复合材料层合回转壳瞬态温度场和热应力场。考虑了各种温度边界条件。假定各铺层是横观各向同性的,但其铺设方向可以是任意的。对8节点等参元,提出了一种新的集中热容阵,有效地提高了瞬态温度场计算精度。根据本文提供的数值结果,讨论了层合壳的热传导规律,并通过比较瞬态热应力与稳态热应力的分布和大小,阐述了瞬态效应。     

石墨喷管内衬瞬态温度场试验研究

本文介绍用微机数据采集控制系统对石墨喷管内衬的温度场进行实测。文中详细地介绍了微机系统、热电偶的制作和安装工艺、实测程序,并对实测结果进行分析和讨论。实测的结果能用于分析喷管内衬的温度场及其变化情况和热应力的计算,并可用于验证用非稳态温度场有限元计算程序的可靠性。     

干运转下连轴弧齿锥齿轮的瞬态热分析

为了模拟干运转下弧齿锥齿轮的温度场,根据齿轮啮合原理并考虑热量向轴的传导建立了连轴弧齿锥模型。在对热源、热传导和对流换热参数分析的基础上,建立了连轴弧齿锥齿轮瞬态热分析模型,得到了两种转速下的瞬态温度场和温升曲线,并与传统单齿模型的计算结果进行了对比。结果表明:5kr/min转速下的最终温升和温升速率相较于3kr/min转速下的结果明显更高,且两种转速的齿面温度之差沿啮合点向两端逐渐减小;在最初的5s内,单齿模型的计算结果与连轴弧齿锥模型基本一致,但随着时间的推移单齿模型的最高温升相比于连轴弧齿锥模型将更高。     

TC11钛合金压气机叶片锻后冷却过程瞬态温度场的数值模拟与试验研究

运用二维有限元法和试验方法,模拟、分析了TC11钛合金压气机叶片锻后冷却过程的传热现象,得到该叶片各个翼形截面上瞬态温度场的时变特性和分布规律.模拟结果为解决该类叶片锻后冷却过程翘曲变形提供了可靠依据.     

行星齿轮传动系统的瞬态热分析

行星齿轮传动系统在失去润滑后 ,将转化为一个具有热时变特征的系统 ,则可利用瞬态热分析法来求解该系统任意时刻的温度场分布。在求解过程中 ,基于的基本原理是节点的净热流量等于节点相关体积内能的增加 ;并运用数值方法 ,将时间 τ按一定步长离散成一时间序列 ,从而求得每个时刻的温度场 ,以预测该系统的生存能力及危险部位     

飞机整体油箱三维瞬态温度场分析

介绍了飞机整体油箱三维瞬态温度场分析方法。利用MSC.Patran/Nastran thermal 2001软件,建立了飞机整体油箱三维瞬态温度场分析有限元模型。模拟了发动机表面与油箱底部的面—面辐射,油箱顶部对外部空间的热辐射,以及进气道冷空气与油箱底部之间对流换热等多种复杂边界条件。在软件不具备单元死活功能的条件下,成功模拟了飞行过程中燃油的消耗。本文的研究结果对飞行器油箱部件的热分析具有一定借鉴意义。     

高压压气机盘瞬态温度场计算研究

为了对压气机轮盘疲劳寿命评估和结构优化提供相应的温度场数据,采用有限元分析软件ANSYS,建立了某型发动机高压压气机转子的二维整体模型,讨论了高压压气机不同部位的边界条件和旋转盘腔内换热的规律,对高压压气机在发动机从慢车状态到最大状态下的瞬态温度场进行了计算,并分析了盘的径向温差随时间变化关系。计算结果表明：各级盘的径向温差产生在轮缘与盘中心孔附近的厚块之间;在温度场趋于稳定的过程中,径向温差先增大后减小;各级盘的最大径向温差随转子级数增加而增大。     

指尖密封的温度场及热结构耦合分析

以单梁-双层密封片为单元建立了指尖密封热分析模型,依据指尖密封的实际工况确定了指尖密封热分析边界条件,通过有限元分析获得了不同工况条件下指尖密封的温度场分布,结果表明指尖密封的最高温度分布区域与高压腔气体温度高低有关,随着高压腔气体温度升高,最高温度分布区域自指尖靴部向高压密封片中部转移.在指尖密封热分析基础上进行了指尖密封热结构耦合分析,获得了考虑热效应的指尖密封的迟滞特性和接触性能.与不考虑温度影响的指尖密封性能分析结果相比,考虑热效应下的指尖密封的迟滞量减小,指尖与转子间的接触压力明显增大.      

逆向焊接温度场原理及应用

不均匀焊接温度场产生焊接应力和应变，引起纹和脆断等恶果。提出逆向焊接温度场的原理和应用可能，对减少裂纹和有，降低应力和预防脆断有一定指导意义。