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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
气动弹性导致的失效是危害叶轮机叶盘结构安全性的重要因素之一。近年来，出于提高性能和降噪的需要，更多的新技术和先进叶型应用于航空发动机中，使得气动弹性现象越发突出，由此导致的高循环疲劳甚至发动机损坏的事故也有增加的趋势。本文的最终目标是进行气动弹性算法研究，并在此基础上设计形成具有自主知识产权的叶轮机械三维气动弹性数值模拟程序，在航空发动机的设计和验证阶段降低气动弹性失效的风险。 本文发展了一套气固耦合数值模拟方法来研究叶轮机叶盘结构的气动弹性现象，在固体域通过求解结构动力方程获得结构随时间变化的位移；在流体域通过求解流体控制方程获得作用于结构表面的流体压力；在流体与结构的界面处，通过两种网格间的映射来实现气动载荷与结构变形的传递。同时，为了在整体上保持整个气固耦合振动系统的一致性和相容性，除了在空间上协调整个气固耦合振动系统，还在时间上通过初始化和自适应耦合时间步对整个系统进行协调。 在本文所发展的气固耦合数值算法的基础上，研制了具有自主知识产权的叶轮机械三维气动弹性分析系统AEAS（AeroElastic Analysis System）。该软件系统的源代码由标准FORTRAN语言写成，其核心框架为自行开发的基于有限元法的结构动力分析程序，计算中所需的气动力则由外部的CFD（Computational Fluid Dynamics）软件提供。在AEAS软件中，针对叶轮机叶盘结构的气动弹性动力响应和气动弹性动稳定性题目，分别开发了相应的数值求解模块，前者包括改进法和完全法求解模块，后者包括能量法和时域法求解模块。 将AEAS软件系统分别应用于某低压和高压压气机转子叶片的强迫振动响应分析、某压气机转子叶片的颤振分析以及某压气机转子错频叶盘结构的振动响应分析，并与已有的部分试验结果进行了比较，验证了算法和程序的正确性。结果表明，本文所发展的数值算法能够对叶轮机械的气动弹性题目进行合理的描述，由此可以进一步阐释气动弹性现象的物理本质；所编制的计算程序能够实现叶轮机叶盘结构气动弹性动力响应和动稳定性题目的数值模拟，符合工程计算的精度和速度要求，有望在航空发动机叶片的设计和验证阶段获得更广泛的实际应用，从而使得在航空发动机设计阶段最大限度降低高循环疲劳和颤振发作的几率成为可能；通过实施谐响应分析和瞬态响应分析，可研究错频对叶盘结构振动响应的影响，指导错频叶盘的结构设计。 |
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发表于 2022-9-1 19:37:47
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