高推质比双辐板涡轮盘结构研究及光弹试验验证

为了满足高推质比发动机的设计要求,采用渐进结构优化算法对传统涡轮盘进行了拓扑优化,确定了双辐板涡轮盘的结构形式.针对拓扑优化结果对双辐板涡轮盘进行了有限元分析和尺寸优化,使得同等应力水平下的双辐板涡轮盘比传统涡轮盘的质量降低了23.6%.通过三维旋转光弹试验验证了所提出的双辐板涡轮盘结构的合理性和相关计算的正确性.      

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.     

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。