航空发动机碰摩故障识别可视化技术

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1、第44卷第1期2014年1月航空计算技术AemnauticalComp砸ng7IkhIliqIIeV01．44No．1J蚰．2014航空发动机碰摩故障识别可视化技术李旭鹏1，陈果1，李成刚2，胡伟2(1．南京航空航天大学民航学院，江苏南京211106；2．中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所，辽宁沈阳110015)摘要：通过将计算机图形可视化技术引入碰摩故障识别，进行航空发动机碰摩故障识别技术研究。对航空发动机转子叶片和机匣等关键部件进行可视化建模，根据转子和机匣的振动位移，进行转静碰摩部位检测，对碰摩时产生的

2、火花进行模拟，以直观展现碰摩故障。利用有限元碰摩故障仿真实验，进行航空发动机转静碰摩故障识别和模拟验证，结果表明了方法可以有效地识剐出碰摩故障，井直观地显示出碰摩效果。关键词：航空发动机；转静碰摩；故障模拟；可视化技术中图分类号：0∞2文献标识码：A文章编号：1671．654X(2014)01．0061．03Vis岫Hza如nTechnolo留ofAem-engimRo蛔一Stal时Rllbbi呜FaIlltRe∞驴瓶伽LIXu．pen91，CHENGu01，UCheng．g昌m92，HUWei2(1．co啦ge铲

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6、性能，增加推重比，采取的重要措施之一就是缩小转子与静子之间的间隙⋯，从而导致了转静子之间碰摩的可能性急剧增大。转静碰摩将直接导致航空发动机整机振动超标，引发严重的飞行事故，造成重大经济损失。目前，许多研究者对航空发动机转静碰摩故障的诊断进行了理论和实验研究。理论分析的主要目的是碰摩故障建模，利用动力学仿真分析得到碰摩故障的特征和规律心J。实验研究是基于转子实验台进行碰摩故障实验，通过信号分析的方法提取出故障的特征，发现其规律【3。J。众所周知，转静碰摩是一个动态变化的过程，其碰摩部位取决于转子和机匣的运动轨迹，因此

7、，如果能将转静子间的运动直接用动画显示出来，则诊断碰摩故障是否产生、以及产生的部位将变得非常容易和直观。科学计算可视化技术是运用计算机图形学将科学计算中或计算后结果转换为图形图像展现出来。在国外，可视化技术已经被应用于振动分析领域，例如AN—sYs、NAs眦N、ABAQUS等著名的有限元软件已经具有较强的图形及动画显示能力。在国内，许多研究者对可视化技术进行了研究。文献[5]通过可视化技术实现了航空发动机总体性能的仿真。文献[6]有效地结合了可视化技术与网络算法，开发了航空发动机内流空气系统通用分析软件。然而，将图

8、形可视化技术应用于碰摩故障识别尚不多见，有鉴于此，本文将计算机图形可视化技术引入碰摩故障识别，提出一种新的碰摩故障识别方法。在该方法中使用了可视化技术对航空发动机关键部件和整机进行了建模，实现了转静碰摩位置的识别与碰摩火花的模拟，最后用两组仿真数据进行了验证分析。收稿日期：2013一08—30修订日期：2013—12一13基金项目：国家安全重大基础研究项目资