一种全流域耦合时变条件下航空发动机限寿件载荷分析方法技术

技术编号:41508637 阅读:30 留言:0更新日期:2024-05-30 14:48
本发明专利技术公开了一种全流域耦合时变条件下航空发动机限寿件载荷分析方法,应用于航空发动机技术领域。包括:采用部件法根据发动机的总体性能建模方法建立主流道性能仿真模型;建立流热耦合瞬态空气系统仿真模型;根据主流道性能仿真模型和流热耦合瞬态空气系统仿真模型,建立主流道与空气系统一体化耦合模型;建立限寿件热网络模型;建立篦齿动间隙的低维仿真模型;通过以上步骤获得限寿件过渡过程危险载荷的仿真模型,利用仿真模型对待分析限寿件进行载荷分析,得到耦合时变条件下限寿件载荷情况。本发明专利技术对发动机的耦合时变环境以及空气系统与限寿件之间的流固热耦合关系进行仿真,从而在缩短仿真时间的同时,准确捕捉限寿件过渡过程载荷演化历程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空发动机,更具体的说是涉及一种全流域耦合时变条件下航空发动机限寿件载荷分析方法


技术介绍

1、航空发动机限寿件复杂多变的过渡态载荷是造成发动机失效并引发灾难性事故的主要外因:当航空发动机处于过渡过程时,限寿件的温度场、应力/应变场将经历复杂的非均衡演化历程,其过渡过程中所承受的载荷以及载荷梯度有可能会超过稳态值的数倍,并最终导致难以预计的损伤和安全隐患。限寿件危险载荷的准确评估对于航空发动机运行安全的保障起到重要作用。因此,欧美等发达国家在发动机适航规章中,针对发动机限寿件载荷提出了明确而具体的适航要求。

2、但航空发动机是一个多方面高度耦合的复杂系统。当发动机工作于过渡过程中,涡轮盘等限寿件将处于高温燃气和高温度梯度的工作环境中,与周围的冷却空气时刻发生强烈的换热作用。发动机内部的冷却流体在流经各个篦齿、管道、盘腔等结构,实现冷却、封严和主动间隙控制等功能时,影响沿程壁面的温度场及其形变的变化过程。此时,限寿件在受到结构载荷和热载荷的情况下,各个零件发生热膨胀,使得空气系统元件几何间隙(封严间隙、篦齿间隙等)、容腔体积等关键本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种全流域耦合时变条件下航空发动机限寿件载荷分析方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种全流域耦合时变条件下航空发动机限寿件载荷分析方法,其特征在于,S2中的流热耦合瞬态空气系统仿真模型包括容腔元件、节流元件和换热元件。

3.根据权利要求2所述的一种全流域耦合时变条件下航空发动机限寿件载荷分析方法,其特征在于,对于容腔元件,在能量守恒方程中增加一项热量计算,形成新的能量残量方程,计算能量残量方程与传统容腔元件的流量残量方程,即得到容腔元件总温、总压参数,其计算公式为:

4.根据权利要求2所述的一种全流域耦合时变条件下航空发动机...

【技术特征摘要】

1.一种全流域耦合时变条件下航空发动机限寿件载荷分析方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种全流域耦合时变条件下航空发动机限寿件载荷分析方法,其特征在于,s2中的流热耦合瞬态空气系统仿真模型包括容腔元件、节流元件和换热元件。

3.根据权利要求2所述的一种全流域耦合时变条件下航空发动机限寿件载荷分析方法,其特征在于,对于容腔元件,在能量守恒方程中增加一项热量计算,形成新的能量残量方程,计算能量残量方程与传统容腔元件的流量残量方程,即得到容腔元件总温、总压参数,其计算公式为:

4.根据权利要求2所述的一种全流域耦合时变条件下航空发动机限寿件载荷分析方法,其特征在于,对于节流元件,在顺流和逆流状态下的进、出口质量流量与气体参数的定性关系计算公式为:

5.根据权利要求2所述的一种全流域耦合时变条件下航空发动机限寿件载荷分析方法,其特征在于,换热元件的热流计算公式为:

6.根据权利要求2所述的一种全流域...

【专利技术属性】
技术研发人员:丁水汀王家俊刘传凯邱天李果刘晓静
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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