燃气喷射发动机的结构设计与仿真分析

来源 :安徽工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hdf2006
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针对现有的燃气发动机的技术问题,提出一种燃气喷射发动机,采用新型的压气机构和动力转子代替传统的压气机构和动力涡轮,并对燃气喷射发动机进行设计研究。该发动机主要靠动力转子的喷射原理输出推力和转矩,通过压气机构和动力转子相结合,形成新的传动系统,结构原理简单,尺寸小,满足军事、无人机等行业需求。有利于为其它发动机提供很好的结构和工作方式,对于其它新型燃气发动机的设计具有指导意义。根据燃气喷射发动机的实现功能和设计要求,确定了发动机的工艺流程和发动机的总体方案。重点论述了三大部分,即压气机构、动力转子和机体,采用双凸轮布置的压气机构,主燃烧室、射流阀和喷嘴集成的动力转子,分别阐述压气机构和动力转子的工作原理,论证了发动机总体方案的可行性。建立了燃气喷射发动机技术参数的计算方法,包括发动机功率、压气机构排气压力及流量、排气角、活塞作用力及径向运动速度、增量射流阀扩压射流参数、喷嘴的推力等。结合设计实例,计算得出发动机的功率。对燃气喷射发动机的压气转子、动力转子、机体等进行了详细的结构设计和三维建模。对所建零件进行装配得到发动机装配图并作出工程图,通过三维干涉检查功能进行检查,来消除发动机装配体的干涉现象,以保证虚拟模型的正确。最终获得了一个结构合理可行的燃气喷射发动机的虚拟样机。基于AnsysWorkbench软件对发动机动力转子进行强度分析和模态分析。建立转盘的有限元模型,离心力和喷嘴的推力作为载荷,先进行温度场的分析求解,再在结构场中分析求解,完成了热—结构耦合分析,最后在添加边界条件下对转盘进行模态分析,提取前6阶模态,分析了外界激励频率的频率范围,外界激励频率处于固有频率之外,可有效避免共振。
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