風(fēng)扇葉片鳥(niǎo)撞擊響應(yīng)及受損風(fēng)扇氣動(dòng)性能分析方法研究.pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)在起飛或降落階段容易遭受鳥(niǎo)等外物撞擊，使風(fēng)扇葉片出現(xiàn)變形、撕裂等損傷，引起風(fēng)扇氣動(dòng)性能下降，甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)喪失工作能力，引發(fā)災(zāi)難性事故。目前數(shù)值模擬技術(shù)是國(guó)內(nèi)外開(kāi)展鳥(niǎo)撞擊研究的重要手段，其中光滑粒子法（Smoothed Particle Hydrodynamics，即SPH法）以高效、計(jì)算穩(wěn)定等突出優(yōu)勢(shì)而廣泛應(yīng)用在鳥(niǎo)撞擊研究中。為了深入掌握基于SPH法的鳥(niǎo)撞擊數(shù)值模擬技術(shù)，并評(píng)估受損風(fēng)扇的氣動(dòng)特性，有效指導(dǎo)航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片的

2、抗鳥(niǎo)撞擊設(shè)計(jì)，本文綜述了鳥(niǎo)撞擊數(shù)值模擬技術(shù)現(xiàn)狀，開(kāi)展了基于SPH法的鳥(niǎo)撞擊數(shù)值方法研究并應(yīng)用于工程實(shí)際，最后評(píng)估了受損葉片對(duì)風(fēng)扇氣動(dòng)特性的影響。
　　首先，討論了基于SPH法的鳥(niǎo)撞擊模型中網(wǎng)格密度、接觸方式、懲罰剛度因子、沙漏控制、阻尼系數(shù)、人工體積粘性等參數(shù)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的影響程度，采用文獻(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了基于SPH法的鳥(niǎo)撞擊模型。數(shù)值模擬結(jié)果表明，基于SPH法的鳥(niǎo)撞擊模型是有效、準(zhǔn)確的，與試驗(yàn)的吻合較好。
　　其次，建立了

3、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下基于SPH法的大鳥(niǎo)撞擊單個(gè)葉片、大鳥(niǎo)撞擊整級(jí)風(fēng)扇、小鳥(niǎo)群（14只）撞擊整級(jí)風(fēng)扇的有限元模型，分析了鳥(niǎo)撞擊動(dòng)態(tài)響應(yīng)、撞擊能量轉(zhuǎn)換等變化趨勢(shì)。結(jié)果表明，大鳥(niǎo)撞擊單個(gè)葉片能較好反應(yīng)葉片前緣的局部最大變形，大鳥(niǎo)撞擊整級(jí)風(fēng)扇模型能較好反映變形葉片之間的相互遮擋效應(yīng)。
　　最后，基于葉片跡線法重新構(gòu)建受損風(fēng)扇葉片的幾何模型，建立含有受損葉片的流場(chǎng)計(jì)算模型，對(duì)比鳥(niǎo)撞擊前后風(fēng)扇葉片氣動(dòng)性能的變化。結(jié)果表明，受損葉片對(duì)周圍局部流場(chǎng)的總壓比