考虑温度影响的干摩擦接触分子动力学研究

基于多尺度方法对干摩擦行为进行预测已成为当前研究热点。对于航空发动机等高温机械系统,温度对干摩擦行为影响至关重要。针对高温影响下微动界面摩擦行为开展分子动力学建模与分析,研究不同温度下微凸体的切向碰撞过程;考虑温度的升高使摩擦界面微凸体黏着作用增强,提出不同于赫兹接触理论预测的真实面积计算方法;基于所建的分子动力学模型和G-W接触模型,研究不同温度下接触面的摩擦系数,与实验测量的摩擦系数结果吻合,验证所提方法的正确性。对于在高温环境下接触、摩擦及微动等界面力学问题的研究提供了可借鉴的方法,同时为高温旋转机械动力学多尺度方法提供了可参考的解决手段。     

带涂层干摩擦阻尼器的分子动力学仿真

从纳米级微凸体间的剪切运动出发研究干摩擦阻尼器摩擦机理。采用更加精确的多体势,建立描述两个可变形半球状微凸体剪切运动过程的分子动力学模型。应用该模型分析了单晶铜微凸体剪切运动过程中切向力和法向力随相对位移、干涉深度和微凸体半径的变化规律,同时研究了剪切过程结束后剩余变形能的变化。通过多尺度分析和统计学工具,建立了干摩擦模型的微凸体模型,并与实验结果进行对比。研究表明:单晶铜在真空中发生干摩擦时,结合面的表面法向接触刚度与法向载荷成正比,滑动摩擦因数只与表面粗糙度参数有关。计算结果与纯铜摩擦实验结果相吻合,证明该方法可准确地分析覆盖涂层的干摩擦阻尼器工作面干摩擦特性,对于已知微观参数的表面,能够准确地预测滑动摩擦因数。      

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。     

涡轮叶片的气动-热-结构多学科设计优化研究

涡轮叶片设计是典型的多学科问题,在保证结果精度的同时必须重视计算效率.通过控制样本的数量和质量,近似模型能够在保证一定精度的前提下,简化多学科优化过程中的数据管理,并提高优化效率.通过分析涡轮转子叶片的气动-热-结构三个学科的设计过程和数据传递关系,充分利用各学科现有的分析工具,建立了涡轮叶片的气动-热-结构多学科优化设计框架.对某涡轮转子叶片分别使用Kriging近似模型和精确分析方法进行优化对比,可以看出两者的结果误差约为1.86%,而效率提高了将近46%,表明采用近似方法的优化结果在工程上是可用的,而且在计算效率更占优势.      

基于特征的压气机叶片结构设计

对航空发动机压气机转子叶片结构进行了特征分析和归纳,提取了典型特征结构和特征参数,建立了基于UG软件的压气机叶片特征设计系统,利用该系统进行了叶片的特征结构设计和多种形式的罩量优化,在此基础上对叶片结构进行了重构。按照同样的方法和步骤,可逐步实现航空发动机各零部件的特征设计,由此达到缩短设计周期,节约成本,提高设计一次成功率的目的。     

基于多层优化策略的涡轮盘叶设计研究

针对涡轮多学科优化设计,将多层优化策略中的重要原则学科自治扩展到组件自治;并结合目前的多学科优化策略BLISS(bi-level integrated system synthesis)2000和CO(collaborative optimization)以及ATC(analytical target cascading),设计出新的多学科优化框架.利用BLISS2000建立了涡轮盘叶的两层双子系统优化框架和两层三子系统的优化框架;结合BLISS2000和CO各自的优点构建了三层三子系统优化框架;从定性的分析角度排除了ATC在涡轮多学科多层优化设计上的应用.通过对比分析,三子系统的多层优化策略的优势主要体现在优化效率方面;层与层之间存在复杂的交互迭代过程导致三层系统往往比双层系统表现出差的精度和效率.      

NiTi合金榫接结构微动疲劳研究及数值模拟

利用NiTi合金的独特性质,提出了将NiTi合金作为压气机榫接结构的材料.通过有限元软件MSC.Marc进行数值模拟,研究在低周、高低周复合载荷作用下NiTi合金抗微动疲劳特性,并提出利用节点的微动综合参数(FFD)值确定危险点,用名义应力法预测构件的微动疲劳寿命的方法.结果表明:提出的微动疲劳寿命预估方法是合理有效的,NiTi形状记忆合金的抗微动疲劳特性明显优于TC11等普通材料.      

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     

航空发动机健康管理综述

本文在总结国内外有关文献的基础上,简要回顾了航空发动机健康管理的发展历程,表明实施发动机健康管理的价值;详细阐述了发动机健康管理的研究内容,发动机健康管理系统的功能、信息和物理层次结构;指出了开展发动机健康管理研究的关键技术;最后提出了我国实施发动机健康管理的一些建议.     

面向方案设计阶段的发动机质量评估方法

为了在航空发动机方案设计阶段准确地预估发动机质量,提高质量估算模型的估算精度,针对发动机方案设计阶段的特点,建立了航空发动机质量估算初级模型;考虑转子件的应力水平要求,完善了轮盘、叶片、轴等典型转子件的质量估算高级模型.建立了相应的模型数据库,并开发了面向方案设计阶段的发动机质量评估平台.利用该平台分别对初级模型和叶片、盘、轴等典型转子件的高级模型进行了计算验证.结果表明:初级模型的估算误差在25％之内,高级模型转子件的估算误差在7％之内.证明所提出的质量估算初、高级模型具有较高的精度,可用于发动机方案设计阶段的质量评估.