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航空发动机整机振动抑制研究进展
发稿时间:2018-07-11         作者:马英群 张锴          来源:国家能源风电叶片研发(实验)中心     【字号:

  航空发动机机匣作为转子振动载荷传递的“桥梁”,耦合转子振动,继而引起整机振动,影响发动机安全可靠运行。机匣周向加肋是实现航空发动机整机减振的一种有效的被动振动抑制手段。考虑到航空发动机整机振动是由局部振动源传递至整机结构而引起的,因此有必要从振动能量传递的角度,研究周向加肋机匣对整机振动抑制的机理。研究团队首次将结构声强法理论应用到航空发动机机匣减振领域,针对周向加肋机匣-支承-转子耦合结构,数值计算了周向加肋机匣的结构声强场,结合振动功率流流线可视化技术,分析了在转子不平衡激励力作用下周向加肋机匣结构的振动能量传递机理。 

  研究发现:1)在转子不平衡力激励作用下,周向加肋筋减小了由前支板经过机匣传递到后支板处的振动能量,降低了加肋筋右侧机匣的振动水平;2)周向加肋筋在其左右两侧诱导出能量涡流场,该能量涡流场能够分流传递的部分振动能量,并通过该涡流场所占据的机匣结构的阻尼耗散掉该部分振动能量;3)振动能量通过周向加肋筋后,发生传递波波形的转换。弯曲波、剪切波和扭转波这3种类型的波传递的振动能量转换成了纵波所携带的振动能量并沿着加肋筋周向传播,阻断了振动能量沿轴向传递至整机其他部位。 

  研究团队开发的计算程序适用于单转子、对转/同转双转子等多种形式航空发动机结构的振动能量传递特性分析,研究结果可指导确定加肋筋安装位置以及机匣阻尼层敷设位置,为航空发动机机匣结构设计以及整机减振提供理论依据。 

  上述工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。 

 

   1 加肋机匣-支承-转子耦合结构示意图及其有限元模型 

 

a)未加肋机匣                            

b)加肋机匣 

   2 机匣共振时振动功率流云图和流线图 

 

  

3 涡流场内部振动能量流线图                  

4 涡流场内部振动能量轴向分布 

 

 

   5 加肋筋所在位置各传递波波形所占比例 

 
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