某型航空發(fā)動機環(huán)形燃燒室火焰筒振動模態(tài)與聲學模態(tài)分析.pdf

1、航空發(fā)動機燃燒室是在高溫、高強噪聲的環(huán)境中工作，容易造成聲疲勞和熱疲勞破壞，嚴重影響到整個燃燒室的壽命，乃至整臺發(fā)動機的整體壽命。燃燒不穩(wěn)定不僅影響航空發(fā)動機的工作穩(wěn)定性，而且還是造成燃燒室火焰筒薄壁結(jié)構(gòu)聲振耦合疲勞破壞的重要原因。燃燒不穩(wěn)定的非穩(wěn)態(tài)運動與燃燒室火焰筒的固有聲學振型密切相關(guān)。因此，為了提高燃燒室火焰筒的疲勞壽命，對其本身振動特性和聲學特性的研究顯得尤為重要。本文應(yīng)用有限元方法，對某型航空發(fā)動機環(huán)形燃燒室火焰筒的振動模態(tài)和

2、聲學模態(tài)進行了研究，獲得了相應(yīng)的固有頻率和振型，并完成了聲學測量實驗驗證。
　　本文從薄壁柱殼結(jié)構(gòu)的振動微分方程出發(fā)，結(jié)合薄殼結(jié)構(gòu)特點，給出了薄殼結(jié)構(gòu)的自由振動方程，以及在隨機載荷作用下的受迫振動微分方程。同時給出了空間聲學波動方程，聲學有限元控制方程、聲場.結(jié)構(gòu)耦合控制方程；應(yīng)用ANSYS有限元軟件，對環(huán)形燃燒室火焰筒模型進行了振動模態(tài)計算，分析了火焰筒壁面開孔和忽略壁面開孔對其振動特性的影響，以及溫度場對其振動特性的影響；對環(huán)

3、形燃燒室火焰筒建立聲學模型，并完成了聲學模態(tài)計算。分析了常溫下和高溫下燃燒室火焰筒的聲學特性，以及燃燒室出口端開口和出口端封閉情況下的聲學特性；根據(jù)燃燒室火焰筒的尺寸設(shè)計加工燃燒室的簡化模型，應(yīng)用此模型進行聲學測量實驗，并通過實驗獲得的聲模態(tài)固有頻率與有限元的計算結(jié)果進行比較驗證。
　　本文研究的某型航空發(fā)動機環(huán)形燃燒室火焰筒的振動模態(tài)和聲學模態(tài)，對分析和解決發(fā)動機燃燒室的疲勞壽命問題及提高結(jié)構(gòu)的動強度具有重要的工程應(yīng)用價值。