航空发动机叶片受大块砂砾冲击的数值模拟方法及系统技术方案

技术编号:40808064 阅读:15 留言:0更新日期:2024-03-28 19:31
本发明专利技术涉及航空技术领域一种航空发动机叶片受大块砂砾冲击的数值模拟方法及系统,所述方法包括:建立大块砂砾和发动机叶片结构的变形运动方程并采用FEM方法进行离散计算获得FEM方程;在叶片受大块砂砾冲击情况下,采用FEM与FEM之间的接触算法,在发生损伤情况下对损伤单元采用SDPH方法进行计算;建立大块砂砾和发动机叶片结构的几何模型并进行网格离散,获得网格离散模型;基于所述网格离散模型对所述FEM方程进行模拟计算;对计算结果进行数据处理,获得发动机叶片在大块砂砾冲击作用下的损伤形貌、损伤碎片运动情况等。本发明专利技术实现了对大块砂砾高速冲击航空发动机叶片损伤及其对其他结构的二次冲击损伤过程的完整再现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空,具体涉及一种航空发动机叶片受大块砂砾冲击的数值模拟方法及系统


技术介绍

1、航空发动机在恶劣环境下工作时,将不可避免地吸入不同属性的颗粒污染物,如硬度和粒径较大的碎石、砂砾和冰雹等,当这些大块砂砾被吸入发动机内部后,将随着高速气流运动,对航空发动机叶片造成冲击损伤。航空发动机内发生砂砾冲击损伤等问题将导致其气动性能、结构性能和工作效率下降,甚至会导致飞行事故等严重问题。因此,对航空发动机内的大块砂砾对结构冲击损伤问题进行预测评估很有必要。

2、目前对航空发动机叶片受较大较硬砂砾冲击损伤问题的研究方法主要包括实验和数值模拟两种方法。实验方法主要是通过搭建高速冲击试验台,架设光学测量设备,再进行高速摄影以及冲击后微ct扫描的方式获得冲击过程以及冲击后的特征。数值模拟主要是借助于高性能计算机,依赖于物理模型和数值计算方法,对动力学过程进行计算模拟,获得冲击过程中的细节,目前常用的方法包括有限元法(fem)、光滑粒子流体动力学方法(sph)、物质点法(mpm)等。

3、实验方法虽然可以得到真实的冲击损伤形貌,但是实验结本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种航空发动机叶片受大块砂砾冲击的数值模拟方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤3包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述采用罚函数计算接触力的方法包括:利用如下公式计算接触力

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤4包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述计算发动机叶片结构受大块砂砾冲击的损伤值的步骤包括:利用如下公式计算所述损伤值:

6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述采用SDPF方法模拟损伤碎片运动轨迹的步骤包括:

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【技术特征摘要】

1.一种航空发动机叶片受大块砂砾冲击的数值模拟方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤3包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述采用罚函数计算接触力的方法包括:利用如下公式计算接触力

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤4包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述计算发动机叶片结构受大块砂砾冲击的损伤值的步骤包括:利用如下公式计算所述损伤值:

6....

【专利技术属性】
技术研发人员:陈福振严红刘凡史腾达
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:

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