【摘 要】
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航空发动机作为飞机的“心脏”对飞行安全起着至关重要的作用,一旦发生严重故障,将会导致飞机空中停车甚至机毁人亡,造成巨大的损失。空气活门作为航空发动机防冰系统的核心部件,承担着调节气路系统中压力与流量的任务,若发生故障,将导致气路压力和流量失调,影响发动机的稳定运行。空气活门的工作介质是从发动机压缩机传输过来的高温气体,气体中夹杂着颗粒物,存在导致空气活门卡滞的隐患;与此同时,在高温作用下结构零部件
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航空发动机作为飞机的“心脏”对飞行安全起着至关重要的作用,一旦发生严重故障,将会导致飞机空中停车甚至机毁人亡,造成巨大的损失。空气活门作为航空发动机防冰系统的核心部件,承担着调节气路系统中压力与流量的任务,若发生故障,将导致气路压力和流量失调,影响发动机的稳定运行。空气活门的工作介质是从发动机压缩机传输过来的高温气体,气体中夹杂着颗粒物,存在导致空气活门卡滞的隐患;与此同时,在高温作用下结构零部件可能发生热力耦合变形,导致颗粒物的运动状态发生改变,影响空气活门动作性能。因此本文针对空气活门,开展热力耦合形变及内部颗粒物运移规律研究,旨在为防卡滞设计和优化提供理论技术支撑,对于提升空气活门以及发动机的可靠性具有重要意义。本文主要研究内容如下:（1）空气活门调压特性研究。理论分析推导了空气活门数学模型,仿真研究了空气活门的调压特性,结合试验对模型进行了验证,在此基础上,获得了出口压力、阀口开度和进口压力三者间的映射关系,明晰了空气活门热流固耦合研究的边界条件。（2）空气活门热力耦合形变分析。基于Fluent软件,采用单向热流固耦合方法,建立了空气活门的仿真模型,分析了高温介质作用下的温度场分布规律;进一步,研究了温度载荷和介质压力综合作用下,空气活门的变形情况;利用极坐标系,重点分析了主阀芯上两处关键移动副对偶面上的变形情况和间隙变化规律,在此基础上研究了阀口开度与温度变化对间隙变化的影响。（3）空气活门内部颗粒物运移和集聚规律研究。建立了空气活门气固两相流三维仿真模型,分析了颗粒物在活门内部流场中的运移和集聚规律;进一步考虑移动副间隙变化,分析了颗粒物在介观间隙里的运移和集聚规律;进而研究了阀口开度与颗粒物粒径对颗粒物的运移和集聚规律的影响。
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