高压压气机盘瞬态温度场计算研究

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1、第3卷第1期航空工程进展Vo1．3NO．12012年2月ADVANCESINAER0NAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGFeb．2012文章编号：1674—8190(2012)01—098—06高压压气机盘瞬态温度场计算研究曹文利，宋文艳，汪好(西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要：为了对压气机轮盘疲劳寿命评估和结构优化提供相应的温度场数据，采用有限元分析软件ANSYS，建立了某型发动机高压压气机转子的二维整体模型，讨论了高压压气机不同部位的边界条件和旋转盘腔内换

2、热的规律，对高压压气机在发动机从慢车状态到最大状态下的瞬态温度场进行了计算，并分析了盘的径向温差随时问变化关系。计算结果表明：各级盘的径向温差产生在轮缘与盘中心孔附近的厚块之间；在温度场趋于稳定的过程中，径向温差先增大后减小；各级盘的最大径向温差随转子级数增加而增大。关键词：高压压气机；压气机盘；瞬态温度场；径向温差中图分类号：V231．1文献标识码：ACalculationInvestigationofTransientTemperatureFieldofHighPressureCompresso

3、rDiscsinaTurbofanEngineCaoWenli，SongWenyan，WangHao(SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：InordertOprovidethetemperaturefielddataforfatiguelifepredictionsandstructuraloptimizationofcompressordiscs，atwodime

4、nsionalmodeloftheHighPressure(HP)compressorinaturbofanengineisestab—lishedusingthegeneralfiniteelementanalysissoftwareANSYS．TheboundaryconditionsofdifferentpartsofHPcompressorandheattransferinsiderotatingdiscarediscussed，andthetransienttemperaturefield

5、oftheHPcompressoriscalculatedfromidlingratingtomaximumrating．ThetimehistoryofdiscradialtemperaturedifferenceiSanalyzedanddiscussed．Thecalculationresultsindicatethat，thediscradialtemperaturedifferenceisgeneratedbetweenrimandcenterofdisc；fromidlingrating

6、tomaximumrating，theradialtemperaturedifferenceisfirstlyincreased，andthendecreasedgraduallytilltOasteadyvalue；themaximumradialtempera—turedifferenceinsideeachdiscisincreasedfromlOWpressuretohighpressurestage．Keywords：highpressurecompressor；disc；transien

7、ttemperaturefield；radialtemperaturedifference度场分析不仅可以为强度设计和寿命评估提供可0引言靠的温度场数据，还可以有效地预测和控制转子轴向位移、转子叶片径向间隙，从而提高高压压气机高压压气机是航空发动机的核心部件之一，其效率和喘振裕度。可靠性程度直接关系到发动机性能的发挥和使用高压转子所处环境非常复杂，因此很难直接测寿命。高压转子工作在高温高压和高速旋转的环得其瞬态温度场分布。国内外学者大多通过试验境下，承受的载荷主要有温度载荷、气动载荷和离心载荷[1]

8、。为获得高压转子所受的温度载荷，有必和计算相结合的办法来获得研究对象的瞬态温度场_2]。Abdul—AzizA等[2]测得了某发动机涡轮要对高压压气机进行瞬态温度场分析。准确的温泵进口的燃气温度，并使用边界层数值模拟程序STAN5对涡轮泵的第一级叶片与周围燃气的对收稿日期：2010—12—10；修回日期：2011-01-13流换热系数进行了计算。基于上述实测和计算结通信作者：曹文利，caowenli@yahoo．cn果应用通用有限元程序Marc对叶片在发动机起第1期曹