微型航空喷气发动机转子动力学特性数值模型研究-学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

第40卷第2期
力平
Vol40 No. 2
011年6月
THERMAL TURBINE
Jun. 203
徽型皖空喷气劬杋各劬力学性赵模璽酐究
刘乐,谢永
(西安交通大学能源与动力工程学院,西安710049)
摘要:微型航空喷气发动机的应用越来越广泛,转子系统对于其安全可靠性具有重要的影响。基于有限元
分析软件 ANSYS,采用APDL编程,首先建立了可以精确模拟转子几何形状的三维有限元转子动力特性分析
模型;其次采用管单元模型,建立了具有工程精度、简单快速的转子动力特性分析模型。分析表明管单元模型
与三维模型的计算结果具有良好的一致性,说明了本文建立的管单元筒化模型的精确性与合理性,从而为工
程实际中分析复杂结构转子的动力特性提供了一种简单、快捷的方法。
关键词:微型航空喷气发动机;转子;临界转速;数值模型
中图分类号:V235.11
文献标识码:A
文章编号:1672-5549(2011)02-0121-04
Study on Numerical Model for Rotor Dynamics Characteristics of Micro-air Jets
L/U 1e, XIE Yong-hui
(School of Energy and Power Engineering, Xi an Jiaotong University, Xi an 710049, China
Abstract The application of micro-air jets is used more widely. And rotor system is of great significance for the
safety and reliability of micro-air jets. Firstly, based on ANSYS and APDL, the 3-D finite element model for Rotor
Dynamic Analysis with great accurate geometry of the rotor was established. Then, a simple pipe element model for
rotor was established for engineering application, ease the results of two iferent models are in good onsistent, it
is shown that the simple pipe element model is accurate and rational. It provides a simple and rapid method to build
a rotordynamic model for complex structure of rotor
Key words: micro-air jet; rotor; critical speed; numerical model
近年来微型航空发动机的应用越来越广泛。进一步提高,并且结构更为细长,由于厘米级航空
在美国国防高级研究计划局( Defense Advanced喷气发动机转子工作转速往往高于一阶临界转
Research Projects Agency, DARPA)和美国陆军、海速3,因此给转子的安全设计带来了一定的难
军等多个机构的资助下,美国多所大学和公司正度。为确保发动机的正常运转,应尽可能使转子
在进行MTE( Micro Turbine Engine)的研究,例如工作转速避开临界转速,从而避免发生共振现象。
麻省理工学院燃气涡轮实验室( Gas Turbine临界转速计算方法主要有传递矩阵法?和有限元
loboratory,GTL)进行的微型涡轮喷气发动机研法?。相比传递矩阵法,有限元法虽然需占用更
究,其他发达国家对此也十分重视,并正在开展有多的计算机存储与机时,程序比较复杂,但是计算
关微型涡轮喷气发动机方面的研究。在国内,结果精度高,还可以避免传递矩阵法中可能出现
MTE技术方面的研究虽然起步比较晚,基于其重的数值不稳定和漏根现象,目前有限元方法已经
大的军用和民用价值,近年来逐渐得到重视和加成功解决了动力学分析中的“陀螺效应”影响的
强。在国防基础科研项目和“211”二期建设的支问题,使得采用有限元方法进行转子动力学分析
持下,国内一些大学和科研机构自2001年开展了变得更为准确。本文将分别釆用三维实体单元和
厘米级微型喷气发动机的研究?。
管单元建立转子振动特性的有限元分析模型,具
为了提高航空发动机的性能,转子的转速也体分析其振动状况,并对两种模型的分析结果进
收稿日期:2010-11-12
作者简介:刘乐(1988-),硕士研究生,主要研究方向为透平机械强度振动;联系人:谢永慧(1971ー),工学博士,教授/博士生导师,主要
研究方向为透平机械强度振动可靠性及气动热力学。
屬121