某型发动机涡轮盘整体振动模态的有限元分析.pdf

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文档介绍

第17卷增刊 振 动 工 程 学 报 v01.17 Nu。5 ofVibration ~2004一年8月 Journal Engineering Aug.2004 某型发动机涡轮盘整体振动模态的有限元分析 孟庆迪 罗贵火 (南京航空航天大学能源与动力学院 南京,210016) 摘 要对某型航空发动机的第一级高压涡轮盘和叶片进行了振动模态有限元分析。分别对完全自由和在螺栓安装 孔处进行全约束后两种状态进行振动模态计算,并且对计算结果和振型进行了分析,同时参照发动机的工作转速进 行判断分析,得出结论:在发动机的工作转速内,该级涡轮盘具有足够的振动频率安全裕度,不会出现共振现象。 关键词:涡轮;振动模态;有限元 中图分类号:V235.11 涡轮盘作为航空发动机上的关键部件,要求其 网格划分如图2所示。 在高温、高转速的工作环境下有着非常高的安全可 靠性,而由振动引起的发动机故障是常见故障之一。 因此振动模态分析在发动机设计、试验分析中是必 不可少的。 本文针对某型航空发动机的第一级高压涡轮盘 及叶片进行了振动特性分析,利用ANSYS有限元 软件对涡轮盘和叶片进行整体振动模态计算,分析 在无约束自由状态下和在固定螺栓孔处加约束后的 图1涡轮、叶片整体的UG几何模型 振动特性,结合发动机转子的工作转速特性要求,分 析涡轮盘的固有频率是否在发动机工作转速所允许 的安全范围内。 1有限元模型的建立 首先通过UG对第一级涡轮盘和叶片进行整体 建模如图1,在建模过程中对模型进行了一些必要的 简化,叶片与涡轮之间是通过榫头和榫槽相连接的, 图2涡轮、叶片整体的有限元网格 在建模过程中不考虑榫头和榫槽的连接关系而把叶 片和涡轮盘作为一个整体,忽略一些细小的结构,如 2模态计算结果及分析 封严篦齿等,然后将UG模型导人ANSYS进行有限 元分析,由于在该涡轮结构上有10个螺栓固定孔和 2.1约束状

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