基于有限元的发动机喷管模态分析

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1、第38卷第5期航空发动机Vol

2、38NO．52012年l0月Aeroengine0ct．2012基于有限元的发动机喷管模态分析刘将辉，王东艺，何勇，李玲(1．海军航空工程学院飞行器工程系，山东烟台264001；2．海军驻常州地区航空军事代表室，江苏常州213022；3．中航工业常州兰翔机械有限责任公司，江苏常州213022)摘要：某型发动机喷管在装机飞行时出现的小裂纹可能会引发严重的飞行事故。为了避免飞行事故的发生，基于有限元仿真技术，针对该型发动机喷管结构，建立计算模型。并对某喷管整体结构进行了自由振动和模态分析，获得了该喷管模型的多阶自振频率

3、和模态。结果表明：分析值与实测值吻合较好。其中，在2O阶振动频率之前，共振造成的破坏主要集中于前转接段，2O阶以后，共振造成的破坏转移到喷管的端口位置。所得结果对于结构改进和避免事故的发生具有一定的参考价值和指导意义。关键词：航空发动机；喷管；自由振动；模态分析刘将辉(1987)，男，从事航空发动机测ModalAnalysisofEngineNozzleBasedonInfiniteElement试理论与技术研究工作。LIUJiang～Hui’，WANGDong-Yi，HEYo“，LILing~收稿日期：2011—09—30(1·D。partmn

4、t0fAirb。m。V。hi1。En~neefing，NdvalA。。nauilndA仃onauialUI1iversity，YantaiShandong264001，China；2．MilitaryRepresentativeOficeofNavalEquipmentDepartmentinChangzhou，ChangzhouJiangsu213022，China；3．AVICChangZhouLanXiangMachineryCo，Ltd，ChangzhouJiangsu213022，China)Abstract：Thesmallcrack

5、sappearedinanenginenozzleintheflightwouldleadtoseriousaircraftincident．Inordertoavoidincident，acalculationmodelfortheenginenozzlestructurewasbuihbasedoninfiniteelementsimulationtechnology．Thenumericalresuhsoffreevibrationfrequenciesandmodeswerealsoobtainedbyanalyzingtheintegr

6、atednozzlestructure．Theresultsshowthattheanalysisvalueisfittothetestvalueverywel1．Therefore，thewreckcausedresonancemainlyfocusesonformertransferphasebefore20ordervibrationfrequency，thewrecktransferstoportofoutletafter20order．Theresultprovidesreferencevalueanddirectivemeaningt

7、ostructureimprovingandincidentavoiding．Keywords：aeroengine；nozzle；freevibration；modalanalysis减速器产生很强的热辐射；将会烧坏发动机，最后可0引言能酿成惨重事故。为了避免事故的发生，在喷管的结喷管是发动机的关键部件之一，喷管在工作过程构改进设计中，除静力问题外，还需要分析喷管的动中既承受着高温热载又经受燃气冲刷及各种复杂的态特性，包括固有频率、振动模态和响应等，这对研究机械载荷。某型发动机在台架试车过程中，喷管没有发动机与喷管的共振特性意义重大，同时振动引

8、起的发生过什么异常现象，结构性能一切都正常。在装机喷管变形也是影响喷管结构的重要因素之一。状态飞行的时候，喷管出现了小裂纹，喷管结构出现本文利用喷管结构的现有数据，建立了喷管的有限了破坏。由于飞行过程中振动剧烈，即使1个小小的元计算模型，对喷管整体结构模型进行了自由振动和模裂纹也会逐渐扩大，最后变成大裂缝。喷管裂纹的存态分析，获得了该喷管模型的多阶自振频率和模态。在，无疑对喷管的可靠性造成极大影响。这样，排向大1模态分析概述气中的尾气可能会扩散到发动机周围，发生漏气事故。由于尾气温度仍然很高，对发动机的燃油管道和有限元分析中，模态分析方法是基于动

9、力学分析航空发动机第38卷方法的【7l，模态分析不考虑载荷因素，只计算结构的固选取喷管结构，建立有限有频率和振型。固有频率和振型是承受动