基于ANSYS的某涡喷发动机涡轮动频计算.pdf

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1、观弋磁Mode捌rn胁MachⅡe基于ANSYS的某涡喷发动机涡轮动频计算王克选，宋军，姜年朝(南京模拟技术研究所，江苏南京210016)摘要：动频是涡喷发动机涡轮设计计算的难点和关键之一。基于ANSYS软件，计算了某涡喷发动机的涡轮结构的动频及模态。计算结果满足该涡喷发动机的动力学设计要求，涡喷发动机启动后未发生共振，并且振动水平较小，表明该涡喷发动机涡轮动频计算的正确性。关键词：涡轮模态动频ANSYS中图分类号：THll3；V235．1l文献标识码：A文章编号：1002—6886(2016)06—0012—03Dynamicfrequencycalculationoft

2、heturbineinaturbojetenginebasedonANSYSWANGKexuan，SONGJun，JIANGNianzhaoAbstract：Dynamicfrequencyisoneofthedificultandkeypointsinthedesignandcalculationofturbojetengine．Thedy—namicfrequencyandmodalanalysisoftheturbinestructureofaturbojetenginearecalculatedbasedontheANSYSsoft—ware．Thecalculat

3、ionresultsmeetthedesignrequirementsforthedynamicsoftheturbojetengine．Thereisnoresonance，andthevibrationamplitudevaluewassmallafterthestartoftheturbojetengine，whichindicatesthatthecalculationofdy—namicfrequencyOiltheturbineiscorrect．Keywords：turbine，modal，dynamicfrequency，ANSYS。引言冀，计算了某无人机用

4、涡喷发动机涡轮动频和振涡轮是涡喷发动机的重要组成结构，其任务在1涡轮动频计算于把来自燃烧室的高温高压燃气的热能转换成涡轮轴上的机械能¨I2。因此，涡轮结构的可靠性对涡涡轮在旋转时，在振动最大振幅时具有势能，还喷发动机的能量转换至关重要。资料表明，涡轮的有克服离心力场做的功，因此，可应用能量法来计算故障主要是由于振动疲劳产生的破坏。因此，旋转叶片的动频，典型的计算公式为：在发动机设计时必须考虑涡轮结构的振动。fo。=f+B(1)涡喷发动机的旋转部件，都在高速旋转状态下式(1)中为计算动频为静频；n为计算状态的工作，转动使涡轮产生很大的质量离心力。这个力转速；B为动频系数。静频

5、．厂是结构的基本特性，与旋通常以一个拉力的方式作用在涡轮的截面上，迫使转无关，可以很好确定。在转速n确定后，该状态下振动的涡轮有恢复到原平衡位置的趋势，增加了涡的动频．仅与动频系数B有关。动频系数也称结构轮的刚度，使涡轮的自振频率增高，该频率不同于静的影响系数，它是结构面积和弹性线变化的函数，不止状态下的频率，称为动频¨3，。由于涡轮高速旋同的面积规律的振型不同，动频系数日也不一样。而转，振动频率和振型的获取非常困难_l]。涡喷发计算旋转状态下的弹性线是十分困难_5J。动机的动频率多用试验方法在发动机上直接测ANSYS软件是一款功能强大的有限元分析软得。件，广泛应用于工业领

6、域的计算分析。利用该软件基于ANSYS软件，利用该软件的模态分析功模态分析模块，在分析时加入涡轮转速，很方便得到·12·~dern现代制造、工艺装备I21116年第6期，’^,~lanuJacturing&l'rocessEquipment陔涡轮存不州振型ic的顿爷“。提取陔涡轮模态汁算的振模念和频率，各阶I冬1l所l，J为某涡喷发动YLT,'4轮的几何卡jlJ示意模念频率如表2巾所示～采用的是SOLI1)45单几，ANS'~S软件}J建立表2涡轮主要模态及动频，该涡轮的有限了模，芬高速旋转的情，汁算褂列r涡轮的主要模态，对其动力学PI-：fiE-进行。3试验验证一为验证涡

7、轮设汁合理和动频汁竹的If『l7J，进仃二、试验，实时监测发动机振动水，采集测一个力‘向的振动』Jfj速度幅值及主要频卒成分、图1涡轮示意图图：整体有限元模型将数据采建立有限元模型如罔2所爪，模态汁并tI、j’模型集分析系统用约束为将安装螺扎处节点的轴向及径向位移限制为像胶固定在一一零，使其只有旋转自由度，模型裁倚为绕轴的旋转速验俞架，采集度一涡轮材料的力学性能参数如表1巾所爪价‘通过尤线表1涡轮材料性能参数f{、f传输到采集分析系统，试图4试验系统及传感器位置示意图验系统如4所，1、2动频计算结果测结果如3所，j