基于CATIA和ADAMS的单级可调静子叶片系统仿真分析

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1、仿真技术SIMULATIONTECHNOLOGY基于CATIA和ADAMS的单级可调静子叶片系统仿真分析SimulationAnalysisofSingle-StageVariableStatorVaneSystemBasedonCATIAandADAMS西北工业大学动力与能源学院胡明郑龙席[摘要]以单级可调静子叶片系统为研究对象，运样机，再测试调节效果，这种方法具有成本高、研制周期用虚拟样机技术在CATIA中建立单级可调静子叶片系长、设计效率低等缺点；而利用虚拟样机技术进行运动统的三维实体模型，然后将其导入到ADAMS中进行运学和动

2、力学仿真在这方面具有巨大优势，能够通过计算[4]动学和动力学仿真，并分析仿真结果，验证了机构设计机仿真测试多种设计，并对结构进行优化设计。[5]的正确性。与用其他CAD软件建模相比，在CATIA中本文使用专业动力学仿真软件ADAMS进行仿建模能够自动将装配体中的约束转换为分析模型中的真，因为ADAMS的建模能力较差，所以使用建模功能[6]运动副或约束，大大方便了仿真设计，提高了设计效率。强大的CATIA软件对VSV系统进行三维实体建模，[7]关键词:可调静子叶片虚拟样机仿真CATIA两者通过SimDesigner模块进行无缝联接，将C

3、ATIAADAMS建立的模型导入ADAMS中进行运动学和动力学仿[ABSTRACT]Byapplyingvirtualprototyping真。利用虚拟样机技术，在CATIA中建模，并将其导入technologytothesingle-stagevariablestatorvanesystem,ADAMS中对模型进行运动学和动力学仿真，对可视化thethree-dimensionmodeloftheabovementionedsystem程度高的模型（如为了得到更为准确的仿真结果，简化couldbeestablishedinCATIA

4、.Thenimportthemodel较少甚至不简化的模型）具有很强的实用性。以本文为intoADAMS,conductkinematic&dynamicsimulation例，为得到不同位置静子叶片的仿真结果，采用CATIAanalysisandanalyzetheresultgenerated,thecorrectness和ADANS软件进行仿真，可以避免重复建模和手动逐ofmechanismcouldbewellproved.Comparedwiththe个设置大量的运动副的麻烦，大大丰富设计手段、缩短simulationmod

5、elsestablishedinotherCADsoftware,the设计周期、提高设计效率。simulationmodelsestablishedinCATIAcanautomaticallyconverttheconstraintsintheassemblymodeltothosein1 虚拟样机的建立theanalysismodel,whichwillimprovethedesigneffi-VSV系统虚拟样机设计的主要要求是结构简单、操[8]ciently.作灵活，在完成规定调节角度范围内转角误差小。Keywords:Var

6、iablestatorvaneVirtualproto-1.1VSV系统构件组成[9]typingSimulationCATIAADAMS某高压压气机VSV系统包括安装在机匣上的外部设备和安装在高压压气机内转子之间的静子叶片两压气机喘振是多级轴流式压气机始终要面临的课部分。VSV系统的外部设备包括液压作动筒、双曲轴摇题。多级轴流压气机喘振本质上的原因是当发动机在杆、反馈传感器和联动环；VSV系统的内部设备包括进非设计状态工作时，压气机前面增压级和后面增压级的口导流叶片和可调静子叶片。据此为了使模型可视化流通能力不匹配，引起气流不稳定，

7、造成前喘后涡或前程度更高，本文模型进行了很少的简化，进行仿真的单涡后喘的现象。以致压气机发生旋转失速甚至喘振,轻级VSV系统模型选取了24套静子叶片、摇臂和销钉，1则造成发动机特性的急剧恶化，重则导致发动机熄火甚个联动环以及1套作动系统。[1-2]至于叶片断裂而致使整台发动机遭受严重破坏。在1.2VSV系统运动分析实际应用中，采用可调进口导流叶片（InletGuideVane，VSV系统的整体运动是作动筒中活塞推动驱动臂，简称IGV）和可调静子叶片（VariableStatorVane，简称驱动臂推动联动环使联动环绕发动机轴线转动，接

8、着联VSV）来调节发动机的流量和攻角等，可以提高压气机动环带着摇臂绕静子叶片转动轴线转动，摇臂的转动使的起动加速性、拓宽压气机的稳定工作范围、改善发动静子叶片绕转动轴线转动，从而实现静子叶片角度的调[3]机的整体效率，从