涡轮导向叶片热冲击数值模拟研究

作     者：关鹏 艾延廷 王志 王腾飞 GUAN Peng AI Yan-ting WANG Zhi WANG Teng-fei

作者机构：沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室辽宁沈阳110136 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2016年第37卷第10期

页      面：1938-1945页

核心收录：

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：航空科学基金(2012ZB54007) 

主　　题：涡轮导向叶片 瞬态流/热耦合 热应力场 模态分析 

摘      要：研究热冲击作用下涡轮导向叶片的热应力及振动模态,旨在从热-结构影响角度揭示静子叶片损伤机理,对其热疲劳寿命分析及抗热疲劳设计具有重要意义。基于瞬态热/流耦合理论,采用有限元/边界元方法,实现某型航空发动机涡轮导向叶片在热冲击作用下的温度场计算,在此基础上求解出叶片的热应力及振动模态。研究表明,采用瞬态流/热耦合可以有效预测叶片的温度分布,其结果与试验误差为6%;依据计算所得热应力及模态振型,可以推断出叶片出现热损伤的位置,且与实验结果吻合较好;根据数值模拟结果,固有频率随温度的升高而下降,前六阶频率平均下降24.7%。