宽弦空心风扇转子叶片鸟撞损伤数值仿真

作     者：张海洋 曹家洺 韩立斌 曹航 邵帅 韩方军 ZHANG Hai-yang;CAO Jia-ming;HAN Li-bing;CAO Hang;SHAO Shuai;HAN Fang-jun

作者机构：西北工业大学民航学院西安710072 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015 辽宁省航空发动机冲击动力学重点实验室沈阳110015 空军装备部驻沈阳地区第二军事代表室沈阳110043 

出 版 物：《航空发动机》 (Aeroengine)

年 卷 期：2024年第50卷第1期

页      面：94-101页

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：航空动力基础研究项目资助 

主　　题：宽弦空心风扇转子叶片 鸟撞 数值仿真 损伤 航空发动机 

摘      要：为解决航空发动机宽弦空心风扇转子叶片抗鸟撞设计问题,对宽弦空心风扇转子叶片鸟撞损伤进行了数值仿真。采用光滑质点流体动力学(SPH)算法建立鸟体模型,采用J-C本构模型和失效模型定义材料冲击下动态性能,建立旋转状态下叶片鸟撞数值仿真方法,经过试验验证能够较准确预测叶片损伤。开展相同条件下鸟撞击宽弦空心和实心风扇转子叶片仿真,对比鸟撞击叶片过程、撞击时叶片叶尖最大轴向和径向变形、撞击后叶片永久变形,研究被鸟撞击后空心叶片相比实心叶片的损伤特征。结果表明:空心和实心叶片鸟撞击过程相同;空心叶片被鸟撞击后叶尖轴向和径向变形更小;空心叶片被鸟撞击后前缘卷边变形更严重,对风扇气动性能和稳定性影响更大;在结构设计时应适当增加前缘空心区域局部刚度,或者适当增大前缘实心区域范围,用于提高空心叶片的抗鸟撞能力。