燃油管路系统振动特性有限元模拟技术

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1、第42卷第1期2016年2月航空发动机AeroengineVo】．42No．1Feb．2016燃油管路系统振动特性有限元模拟技术赵伟志，陈志英(北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)摘要：航空发动机燃油管主要用于提供燃油，属于复杂3维管路系统。为了更好地分析管路系统的振动特性，以双路总管燃油管路系统为例，结合其管路繁多、连接结构多样、支撑结构特殊、管内充液等特点，系统研究了各部件的有限元模拟方法。考虑到支撑刚度对管路系统振动特性有较大影响，采用有限元静力分析对其进行了求解。结合以上不同部件的分析方法，建立起系统的振动有限元模型。对该管路系统送行

2、模态分析，得到系统固有频率变化规律及具有分簇特点的振动模态；对系统进行共振评估，认为副燃油分管最有可能发生共振，提出了振动优化的合理建议。关键词：燃油管路；振动特性；支撑刚度；有限元；航空发动机中图分类号：V235．1文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2016．01．009ResearchonFiniteElementSimulationTechnologyofFuelPipeSystemVibrationCharacteristicsZHAOWei—zhi．CHENZhi—ying(SchoolofEnergyand

3、PowerEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Aircraftenginefuelpipeisathree—dimensional．pipelinesystem，mainlyusedforfuelsupply．Inordertoanalyzethevibrationcharacteristics，takingdualfuellinesystemasanexample，combiningclusteredlines，diversifiedconnectionstructures，s

4、pecificbracingstructuresandpipewithinjectingliquids，thefiniteelementsimulationmethodhasbeensystematicallystudied．Bracingstiffnessofpipelinesystem，whichhasgreatinfluence0nvibrationcharacteristics，wasanalyzedbythefiniteelementstaticmethod．Combiningtheaboveanalysismethodsofdifferentcom

5、ponents，thefiniteelementmodelofvibrationsystemwasestablished．Aftermodalanalyzedthepipelinesystem，naturalfrequencychangeruleofthevibrationsystemwasobtained．Theanalysisresultsshowthatthemodeofvibrationhasclustercharacteristics．Aftertheresonanceevaluationofthesystem，vicefuellinebranchw

6、asconsideredmostpossiblytoresonate．andsomereasonableoptimizationsuggestionswereproposed．Keywords：fuelpipe；vibrationcharacteristics；bracingstiffness；finiteelementmethod；aeroengine0引言航空发动机燃浦管路主要用于输送燃油，由管路组件及其连接件、密封件、支架、卡箍等组成，作为发动机外部管路的1支，是发动机附件系统的重要组成部分。燃油管的结构设计及特性与发动机的性能紧密相关，对飞机的稳定工作

7、也有着重要影响Il】。燃油管路系统属于复杂的3维管路系统，因此管路故障极易发生

8、2J，其原因有加工、装配、温度和振动等诸多因素，而振动问题是其中最主要的根源之一例。因此，研究系统的动力学特性对于管路敷设、振动控制等具有指导意义。在管路振动问题的相关研究中，有限元方法已经得到了广泛应用。Sreejith[41j等虑流固耦合振动，采用有限元法研究了核工业管路中流速对系统振动频率的影响；杨莹[51采用壳单元有限元法研究了管内流体质量、压力、温度、管路形状等对管路固有频率的影响；刘伟等同采用有限元法研究了卡箍位置对管路振动频率的影响并提出了优化设计方案；贾志刚【7J研

9、究了不同结构模式管路的振动特性以及调频