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航空发动机导向器几何结构的建立与网格划分
- 发布日期：2012-07-02 09:22
随着航空发动机技术的不断发展以及发动机故障诊断水平的提升，发动机部件结构承受热载荷作用下的工作特性研究越来越多，其中导向器结构在温度作用下的工作状态和特性尤其受到人们的重视，而对于导向器结构的热一结构耦合分析鲜有报道。近年来，国内开展了很多关于航空发动机结构与温度场耦合问题的研究工作。孙杨、鲁健等人对某型涡轮导向器在热载荷作用下的热应力问题进行了分析，对于导向器部件的研究工作也有很好的借鉴意义；崔健对某型航空发动机导向器开展了热应力研究，但对于温度载荷施加方法以及网格选取方面还有很大的改进的空间。
某型航空发动机导向器几何结构，建立与网格划分发动机导向器的整体结构是非常复杂的，本文采用UG建模软件对该导向器结构进行了适当简化，结构模型主要包括外环、叶片、内环、内支撑环4部分，结构中简化的地方主要有：(1)为简化建模，叶片与内外环的连接简化为整体连接，省略了螺栓等连接件；(2)对内支撑结构和内支撑环 的螺栓连接处和开孔处进行了省略，这是考虑到内支撑和内支撑环区域不是主要的温度载荷施加区域，故进行了适当简化；(3)为网格划分和保证计算精度对导流叶片叶形进行了适当化简，去掉了叶型中的尖锐部分，以多边形代替，但保持了叶片的弯扭特征；为施加约束方便，内支撑结构简化为近似圆环。
导向器结构是一种对称结构，即群循环对称结构。符合这一条件的最小旋转角称为循环周期。为一整数，称为循环对称阶数，整个结构可以绕轴划分为个相同扇区，每个扇区相差角度。涡轮盘在结构上成旋转周期性。对于涡轮盘需要按三维群循环对称结构处理。该型涡轮导向器周向共72片导流叶片，为计算方便，可取，循环对称阶数，这样就可以按照对称结构的处埋办法将模型进一步化简。
在网格划分方面本文采用ANSA网格划分软件结构进行了手动网格划分，保证了网格的质量和网格精度。单元全为六面体单元，这种单元与自由分网中的四面体单元相比有计算精度高、占用计算机内存少以及节省计算时间等优点。单元类型在分析过程中选择为solid70和solid185，这2种单元可在热-结构耦合分析中相互转换，且精度也能满足要求。由于计算模型的复杂性和计算机内存的限制，网格划分不能够过于精密，本文的有限元模型精密程度以计算机计算内存为参照，简化的同时保证了计算的可行性和计算精度。
