航空发动机管路敷设路径模式的分析研究

简述了航空发动机外部管路设计的指导思想和原则,针对平面管路敷设中管接嘴的方向和位置参数,创建了27种管路敷设的路径模式,基本涵盖了二维平面管路敷设的情况,制定了管路敷设路径的优势规则和优先规则。发动机三维模型的应用实例表明该处理是可行和有效的。     

基于协进化的管路系统智能寻径

在航空发动机外部管路敷设过程中,多条管路路径之间存在相互影响,并最终影响管路的整体最优路径。本文在遗传算法的基础上采用协进化的思想研究多条管路同时敷设的方法,提出各条管路分别以遗传算法进行路径寻优,管路之间以协作度衡量管路系的质量的方法。并在二维凸多边形障碍物的情况下验证了算法的可行性。      

计算机辅助三维复杂管路敷设研究

本文以航空发动机中的复杂三维管路系统为例研究和建立了计算机辅助基于模型的管路设计系统。系统以自定义的管路对象为基础,通过常用的四种布管逻辑实现了在发动机单一形状机匣和不同形状机匣上的管路敷设。同时还提供管路属性和形状的编辑以及对相应管接头的智能化响应、干涉检查和间隙检查等。此管路系统也适用于汽车、石油、化工等领域的管路布置。     

管路系统敷设的并行工程模型研究

提出了一种应用于并行工程模型转换研究的标号法,该法是将现行串行设计过程（Ａｓ－ｉｓ）转换为并行设计过程（Ｔｏ－ｂｅ）。本文应用该法将发动机外部管路系统敷设过程模型进行了串并行转换,应用并行工程过程重构的手段,得到了管路敷设并行过程模型,文中对该模型进行了详细分析。最后对转换前后的模型进行了时间效益分析,得到了对敷管工程有指导意义的结论。     

三维复杂管路的计算机辅助敷管系统总体设计

本文根据航空发动机外部管路敷设的要求,对三维空间下复杂管路计算机辅助敷管系统进行了总体构想,并建立了相应的模型。文中提出了管路敷设软硬件平台的选择依据,着重就UGⅡ作为敷管软件开发环境进行了论述。本文还分别对交互式敷管和智能型敷管软件系统的功能和特点做了详细的分析。     

管路系统计算机辅助设计方法研究

为进行计算机辅助管路系统敷设,本文归纳出9条管路CAD规则,探讨了3种管路敷设方法。为满足管路设计规则,根据管路系统的复杂性和计算机辅助敷设的特点,本文提出了先敷设粗管再分区敷设最后解决跨区域管路的WRS法。它按照先重后轻、先短后长、先难后易的敷管原则,体现了局部最优从而达到全局最佳的原理。文中着重介绍了该方法的思路,并结合在电子模型样机上的敷管实例及过程,分析了该方法的特点。      

基于UGⅡ的管路三维元件库的建立

介绍了基于UGⅡ的三维元件库系统,具体描述了建立元件库的要求、元件库的体系结构、元件库的建立方法。通过分析航空发动机140余种管路元件的形状特征,提取表征元件的关键参数,获取相似元件的样板模型,并归纳和建立了包括28类零件库的元件库,为计算机辅助三维管路敷设奠定了基础。     

基于UGII的管路三维元件库的建立

介绍了基于ＵＧＩＩ的三维元件库系统，具体描述了建立元件库的要求、元件库的体系结构、元件库的建立方法，通过分析航空发动机１４０余种管路元件的形状特征，提出表征元件的关键参数，获得相似元件的样板模型，并归纳和建立包括２８类零件库的元件库，为计算机辅助三维管路敷设奠定了基础。     

充液弯管固有频率试验与计算分析

针对航空发动机管路固有频率的影响,通过对2种材料、8种直径的L型发动机弯管在充入燃油、滑油等不同条件下进行了大量自由态固有频率试验,分析并得到了管路材料、直径、油液质量等参数对发动机充液弯管固有频率的影响规律.采用ANSYS软件管单元方法进行了相应的固有频率有限元计算.通过与试验结果对比分析,验证了用管单元计算方法替代大试验量的高效性和适用性,可为今后的发动机管路敷设工作提供一定的参考.     

基于ANSYS平台的多支撑空间单管路避振优化

为了合理地确定航空发动机中卡箍的布局,以有效避开发动机转子的激振频率,进而大幅度降低管路系统的振动水平, 基于ANSYS平台,针对多卡箍支撑的空间管路开展卡箍布局优化研究。描述了空间管路的有限元建模过程,将卡箍的位置作为 设计变量,卡箍的可移动范围作为约束条件,以管路系统最大第1阶固有频率作为目标函数,建立了空间管路避振优化模型,并给 出了先执行灵敏度分析再进行优化求解的方法。结果表明：基于灵敏度分析减少了设计变量的数量后,其优化结果与考虑所有设 计变量的优化结果基本一致;优化后管路系统第1阶固有频率增大,避开了所设定的激振频率。通过试验校验了所创建的有限元 模型的合理性,并在此基础上进行了卡箍布局优化实践。     

基于实测频响函数反推管路卡箍支承刚度与阻尼

为了有效创建航空发动机管路系统动力学模型,需要获得动载荷作用下管路卡箍支承刚度及阻尼。提出一种基于实测频响函数(FRF)反推卡箍支承刚度及阻尼的方法。确定了针对单管路双卡箍支撑系统的反推辨识流程；利用自编有限元创建了该管路系统的动力学模型,并给出了求解频响函数的方法；进一步,提出了基于灵敏度的卡箍支承刚度和阻尼反推辨识算法；以典型管路卡箍为例,用所提出的方法辨识出了该卡箍的支承刚度和阻尼。将辨识值回带到理论模型中,发现仿真及实测固有频率及相对应的频响函数偏差均小于9%,从而证明了研发的辨识方法的合理性。另外,辨识结果也表明卡箍的刚度及阻尼具有频率依赖性,且水平及竖直方向存在差异。      

管路组件可重构装配工装系统的定位器自动配置与性能分析

为解决航空航天管路组件的装配质量及效率问题,设计并实现了一套新型自动化可重构工装系统。为实现管路工装系统定位器的自动配置,首先基于D-H法建立了定位器的运动学模型,并以配置系统解析的管接头位姿参数为目标值求解出了定位器的配置参数,为管路工装模型的自动配置提供了数据依据。在此基础上,利用数值法求出了定位器的工作空间,并以工作空间的最大包络直径作为干涉圆直径提出了定位器的运动路径规划方法。然后,基于坐标变换理论和空间尺寸链方法,建立了定位器的定位误差模型,为定位器乃至整个管路工装系统的性能分析提供了理论依据。最后,以某航空发动机一套管路模型的自动配置和性能分析过程为例给出了应用验证。     

基于UG、3DVIA的航空发动机外部管路装配工艺可视化设计

为了解决发动机外部管路装配工艺设计难度大、周期长、装配工艺规程直观性差等问题,提出了利用UG、3DVIA软件进行发动机外部管路装配工艺可视化设计的方法。介绍了发动机外部管路装配工艺可视化设计的总体流程及实现方法,包括工艺模型建模、装配工艺可视化设计和装配工艺可视化输出。并针对发动机外部管路装配过程中的非常规分解、因管路结构设计变化而带来的工艺更改、管路装配应力等问题,利用可视化工艺设计方法提出了相应解决措施。应用结果表明:该方法大幅度提高了管路装配工艺设计质量与效率,形成的装配动画及3维图解能够直观地指导现场装配。     

基于传递函数框图的液压管路分析方法

介绍了一种以传递函数框图为表达形式的管道工程分析方法。按分布参数法，对液压管道作分段离散化处理，建立以传递函数框图为表达形式的管道动态响应模型，再将液压电磁阀、阻尼元件、分支管路、末端容性元件及扰动边界条件也以传递函数框图形式与管道相耦合，建立起整个系统的响应模型，利用现有成熟软件工具即可进行仿真。这里以某型液压油滤系统为例进行了工程分析，并与试验结果进行比较，表明该方法简捷可行。     

发动机外部管路系统的计算机辅助敷设研究

根据发动机外部管路敷设的要求, 设计了计算机辅助敷管系统, 提出了管路敷设软硬件平台的选择依据, 论述了基于微机ＭＤＴ软件和基于工作站ＵＧⅡ软件的不同软硬件系统的优势与不足。对计算机辅助敷管系统做了总体构思, 并对交互式敷管和具有智能的敷管系统其功能分别做了较详细的论述。最后给出了在计算机上进行敷管的示例验证, 证实了进行计算机辅助敷管的可行性     

基于UG的航空发动机管路系统流阻分析

航空发动机外部管路系统的管路建模和流动分析分别在CAD和CAE软件中进行,在管路设计及改进时往往需在2种软件之间进行重复建模和数据传递,耗费大量时间与资源。为此,基于UG/Open API技术,通过对UG管路模型几何与拓扑信息进行研究,利用流体仿真软件FOCUSS-FS开发了UG NX3.0工作平台下的内嵌式管路流阻分析模块,实现了发动机管路建模时的实时在线流动分析,极大地提高了外部管路设计效率。     

考虑螺栓连接的航空发动机管路建模及振动特性分析

为了建立考虑真实卡箍结构影响的管路系统动力学模型、获取结构设计参数和装配参数等对管路系统动力学特性的影 响规律,以航空发动机外部管路为研究对象,考虑金属橡胶卡箍螺栓拧紧力矩的影响,基于ANSYS有限元软件建立了包含螺栓连 接的管路模型。通过模态试验及基础激励响应试验验证了有限元模型的准确性。进一步分析了螺栓拧紧力矩、卡箍跨距及管体 长度对双卡箍管路系统固有频率的影响规律。结果表明：拧紧力矩的增大导致管路的固有频率的提高,针对本研究模型,在拧紧 力矩达到8 N·m以后,管路固有频率逐渐趋于稳定;拧紧力矩对不同长度管路的固有频率影响不同,管路越长,拧紧力矩的作用越 弱,即卡箍的支承刚度对管路固有频率的影响越弱。     

卡箍-管路系统固有特性计算与试验方法

以航空发动机中的卡箍-管路系统为研究对象,基于自主设计的卡箍刚度试验测试装置,对直径为8 mm的卡箍的线刚度和角刚度进行了试验测试。根据实测卡箍刚度,采用线性弹簧对其进行离散化等效处理,并基于自编有限元法建立了卡箍-管路系统的动力学模型。通过试验与仿真所获得的固有频率及频响函数的对比,从而验证了卡箍刚度测定及有限元模型的合理性,并进一步研究了拧紧力矩对卡箍-管路系统固有频率的影响。结果表明:拧紧力矩的增加会导致管路的固有频率增大,且针对所研究的卡箍,当拧紧力矩大于8 N·m时,管路固有频率逐渐趋于稳定。      

航空发动机管路系统流动与换热的仿真平台

为分析航空发动管路系统流动与换热特性,研究管路流动与内部结构间的热流耦合问题,利用MATLAB/Simulink建模仿真工具包,开发了航空发动机管路系统通用仿真模块库,构建了管路系统特性分析平台。基于该仿真平台,建立了航空发动机管路系统流动计算模型和热流耦合计算模型。输入边界条件后运行仿真,得到了管路系统流体的压力、温度和流量,以及内部结构各节点的温度。计算结果与商业软件Flowmaster的计算值非常接近,并且流量、压力的仿真结果与试验值的相对误差保持在6.5%以下。利用该仿真平台能搭建较高精度的系统网络模型,提高系统建模效率,可应用于发动机管路系统的设计、改进等方面。     

航空发动机外部管路调频的有限元计算方法

利用有限元方法对航空发动机外部管路模态进行了计算,得到了管路的固有频率及模态振型;通过计算,分析了安装不同数量、位置的卡箍对管路固有频率的影响,以此为依据进行了管路调频,避免了管路共振的发生。