榫接涡轮盘气热固耦合数值计算及优化研究

admin · 发表于 2024-3-10 19:50:12

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对航空发动机涡轮转子的结构设计是航空发动机设计的重要环节，该结构设计的合理与否直接关系到整个转子部件的强度和寿命，并影响发动机的性能。本文对带榫接的涡轮盘进行了气热固耦合数值计算及优化设计，并研究了榫接涡轮盘的关键特征参数对该结构的应力影响规律。得出的结论，对榫接涡轮盘结构的设计及改型有重大意义。在榫接涡轮盘参数化建模基础上，对榫接涡轮盘进行了气热耦合分析，得到了涡轮盘的温度分布。进而，利用顺序耦合的方法，对榫接涡轮盘进行了气热固耦合分析，并对耦合前后的应力结果进行了对比分析。对榫接涡轮盘的优化设计，首先以榫接结构的最大应力最小为目标函数，选取二维榫头/榫槽模型，并选择影响榫头/榫槽结构应力分布的齿形基本参数作为设计变量，使得梯形榫头/榫槽结构最大当量应力减小了14%，并用光弹实验验证了此次优化结果的可靠性。其次，在以上优化结果的基础上，保持榫接结构齿形基本参数不变，以榫接涡轮盘总重量最小为目标函数，选取三维榫接涡轮盘模型，并选择影响榫接涡轮盘重量的特征参数进行优化，使得榫接涡轮盘的总重量降低了近5%。

榫接涡轮盘气热固耦合数值计算及优化研究

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