航空发动机涡轮叶片振动模态影响因素研究.pdf

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1、第l5卷第1期空军工程大学学报(自然科学版)Vol

2、15NO．12014年2月JOURNALOFAIRFORCEENGINEERINGUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION)Feb．2O14航空发动机涡轮叶片振动模态影响因素研究李春旺，李海云。，王澈，张忠平，孙强(1_空军工程大学理学院，陕西西安，710051；2．西北工业大学航空学院，陕西西安，710072；3．94969部队，上海，200436)摘要分别考虑离心力场、气动力场、温度场及热力场等因素的影响，使用有限元分析软件AN—S

3、YS，对某型航空发动机涡轮叶片工作状态下的振动模态进行分析，并将不同情况下的计算结果与室温静止状态进行比较，发现温度场及离心力场是影响叶片固有振动频率的主要因素，但对叶片的振型影响很小。然后，综合考虑温度场及离心力场的作用，对叶片进行了包含预应力的热固耦合模态分析，得到了叶片工作状态下的固有振动频率及振型。所得结论对航空发动机叶片的设计、改型及使用具有重要的理论意义和工程应用价值。关键词涡轮叶片；热固耦合；模态分析；预应力；频率；振型DOI10．3969／j．issn．1009—3516．2014．01．002

4、中图分类号V235．1文献标志码A文章编号1009—3516(2014)01—0005—05AStudyofInfluencingFactorsonFrequenciesandModeShapesofAeroengineTurbineBladesLIChun—wang，LIHai—yun。，WANGChe，ZHANGZhong—ping，SUNQiang(1．ScienceCollege，AirForceEngineeringUniversity，Xian710051，China；2．SchoolofAeron

5、autics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xian710072，China；3．Unit94696，Shanghai200436，China)Abstract：ThemodeofacertaintypeaeroengineturbinebladesundertheconditionofoperatingregimeisanaIyzedbyusingthefiniteelementsanalysis(FEA)softwareANSYSinconsiderationofi

6、nfluencefactorsfromcentrifugalfield，aerodynamicfield，temperatureandtherma1fieldseparately．Itisfoundthatcentrif—ugalfieldandtemperaturefieldarethemainfactorsinfluencingthenaturalfrequencybycomparingthefre—auenciesandmodeshapeswiththoseofstationaryonesatroomte

7、mperature．Buttheyhavelessinfluenceontheblades"modeshapes．Andthen，thermal—structurecouplingmodalanalysisofthebladesisconduc—tedinconsiderationoftheeffectsofcentrifugalfieldandtemperaturefieldsimultaneously．Atthesametime。naturalfrequenciesandmodeshapesofthebla

8、desareobtainedinworkingcondition．Theconclusionobtainedinthispaperisofgreatsignificanceandengineeringpracticalvaluetothedesign，retrofitanduseofaeroengineblades．Keywords：turbineblade；thermal—structurecoupling；modalanalysis；prestress；frequency；modeshape叶片是航空发动机

9、的关键部件，其完好程度及工作可靠性直接影响发动机的整机性能和飞行安收稿日期：2013-05—16基金项目：国家自然科学基金资助项目(10804130)作者简介：李春旺(1977一)，男，陕西富平人，讲师，博士(后)，主要从事航空结构的振动、疲劳与断裂研究．E—mail：Li—chw@163．corn引用格式：李春旺，李海云，王澈，等．航空发动机涡轮叶片振动模态影响因素研究￡J]．空军I