粒子分离器涡流叶片外物撞击试验与分析

论文摘要

粒子分离器是直升机上用来对发动机进行进气净化和防护的一种专门装置,外来物的撞击会对粒子分离器的涡流叶片造成损伤,影响粒子分离器的分离效率,从而对发动机安全带来影响。因此,了解外物对涡流叶片的损伤规律,通过试验和计算手段来分析叶片变形、产生裂纹或缺损的大小和程度,提出一套涡流叶片抗外物损伤能力的评估方法,对于粒子分离器的抗外物损伤设计是非常有必要的。本文介绍了对粒子分离器涡流叶片进行外物撞击试验的内容和方法,采用超动态应变仪对外物撞击试验进行了测量,获得了涡流叶片不同外物撞击下的应变-时间历程,采用三坐标法测量了外物撞击后涡流叶片的残余变形,并采用高速摄影仪对外物撞击涡流叶片的全过程进行了拍摄。在粒子分离器涡流叶片外物撞击试验的基础上,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对撞击过程进行了数值计算,对计算结果进行了分析;并对计算结果和试验结果进行了比较,两种结果吻合较好。本文开展的对粒子分离器涡流叶片的外物撞击试验和数值计算,在国内属首次进行。在本次研究工作中建立的涡流叶片外物撞击瞬态响应分析系统,可供涡流叶片抗外物损伤设计时应用。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 论文选题背景
• 1.3 国内外研究状况
• 1.3.1 国外研究状况
• 1.3.2 国内研究状况
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 粒子分离器涡流叶片外物损伤模式与机理分析
• 2.1 引言
• 2.2 粒子分离器简介
• 2.2.1 粒子分离器分类
• 2.2.2 粒子分离器的结构
• 2.3 涡轴发动机对环境吞咽能力的要求
• 2.4 粒子分离器涡流叶片外物撞击损伤模式与机理分析
• 2.4.1 鸟撞击损伤
• 2.4.2 金属物撞击损伤
• 2.4.3 砂粒撞击损伤
• 2.5 小结
• 第三章 叶片外物撞击研究的理论与方法
• 3.1 引言
• 3.2 叶片鸟撞击的载荷模型
• 3.2.1 冲量与加载持续时间的确定
• 3.2.2 力－时间函数的选择
• 3.2.3 空间因素的确定
• 3.3 叶片鸟撞击响应的预估方法
• 3.3.1 流－固非耦合算法
• 3.3.2 流－固耦合算法
• 3.4 叶片鸟撞击试验研究的方法
• 3.4.1 叶片鸟撞击试验分类
• 3.4.2 叶片鸟撞击试验技术
• 3.5 小结
• 第四章 粒子分离器涡流叶片外物撞击损伤试验
• 4.1 引言
• 4.2 试验器材和设备
• 4.3 试验方法和步骤
• 4.4 试验难点
• 4.4.1 速度要求
• 4.4.2 硬物发射
• 4.5 试验数据分析
• 4.5.1 鸟撞击试验
• 4.5.2 螺栓撞击试验
• 4.5.3 石块撞击试验
• 4.6 小结
• 第五章 粒子分离器涡流叶片外物撞击数值分析
• 5.1 引言
• 5.2 涡流叶片模拟件模型建立和计算说明
• 5.3 涡流叶片鸟撞击数值分析
• 5.3.1 应变－时间历程分析
• 5.3.2 与试验结果对比
• 5.3.3 涡流叶片应力变化情况
• 5.4 涡流叶片螺栓撞击数值分析
• 5.4.1 应变－时间历程分析
• 5.4.2 与试验结果对比
• 5.4.3 涡流叶片应力变化情况
• 5.5 涡流叶片石块撞击数值分析
• 5.5.1 应变－时间历程分析
• 5.5.2 与试验结果对比
• 5.5.3 涡流叶片应力变化情况
• 5.6 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 主要结论
• 6.2 今后的研究方向
• 参考文献
• 附录
• 在学期间科研成果及发表的学术论文
• 致谢