某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形燃燒室火焰筒振動(dòng)模態(tài)與聲學(xué)模態(tài)分析.pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室是在高溫、高強(qiáng)噪聲的環(huán)境中工作，容易造成聲疲勞和熱疲勞破壞，嚴(yán)重影響到整個(gè)燃燒室的壽命，乃至整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體壽命。燃燒不穩(wěn)定不僅影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)與燃燒室火焰筒的固有聲學(xué)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(duì)其本身振動(dòng)特性和聲學(xué)特性的研究顯得尤為重要。本文應(yīng)用有限元方法，對(duì)某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形燃燒室火焰筒的振動(dòng)模態(tài)和

2、聲學(xué)模態(tài)進(jìn)行了研究，獲得了相應(yīng)的固有頻率和振型，并完成了聲學(xué)測(cè)量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本文從薄壁柱殼結(jié)構(gòu)的振動(dòng)微分方程出發(fā)，結(jié)合薄殼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，給出了薄殼結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)方程，以及在隨機(jī)載荷作用下的受迫振動(dòng)微分方程。同時(shí)給出了空間聲學(xué)波動(dòng)方程，聲學(xué)有限元控制方程、聲場(chǎng).結(jié)構(gòu)耦合控制方程；應(yīng)用ANSYS有限元軟件，對(duì)環(huán)形燃燒室火焰筒模型進(jìn)行了振動(dòng)模態(tài)計(jì)算，分析了火焰筒壁面開(kāi)孔和忽略壁面開(kāi)孔對(duì)其振動(dòng)特性的影響，以及溫度場(chǎng)對(duì)其振動(dòng)特性的影響；對(duì)環(huán)

3、形燃燒室火焰筒建立聲學(xué)模型，并完成了聲學(xué)模態(tài)計(jì)算。分析了常溫下和高溫下燃燒室火焰筒的聲學(xué)特性，以及燃燒室出口端開(kāi)口和出口端封閉情況下的聲學(xué)特性；根據(jù)燃燒室火焰筒的尺寸設(shè)計(jì)加工燃燒室的簡(jiǎn)化模型，應(yīng)用此模型進(jìn)行聲學(xué)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的聲模態(tài)固有頻率與有限元的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證。
　　本文研究的某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形燃燒室火焰筒的振動(dòng)模態(tài)和聲學(xué)模態(tài)，對(duì)分析和解決發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的疲勞壽命問(wèn)題及提高結(jié)構(gòu)的動(dòng)強(qiáng)度具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。