【摘 要】
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航空发动机整体机匣是由分段机匣连接而成,其工作环境苛刻且受载荷情况复杂,导致安装边连接处产生气流泄漏,极大影响航空发动机的工作效率。有关航空发动机安装边密封问题的研究目前尚属起步阶段,因此,本文研究航空发动机机匣安装边密封问题具有重要意义。本文以薄壁机匣安装边螺栓连接结构为研究对象,开展了安装边结构参数及机匣所受载荷对安装边密封特性影响的研究。根据环形板理论,推导并建立了轴向力、内部压力载荷与安装
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航空发动机整体机匣是由分段机匣连接而成,其工作环境苛刻且受载荷情况复杂,导致安装边连接处产生气流泄漏,极大影响航空发动机的工作效率。有关航空发动机安装边密封问题的研究目前尚属起步阶段,因此,本文研究航空发动机机匣安装边密封问题具有重要意义。本文以薄壁机匣安装边螺栓连接结构为研究对象,开展了安装边结构参数及机匣所受载荷对安装边密封特性影响的研究。根据环形板理论,推导并建立了轴向力、内部压力载荷与安装边形变的关系。应用Ansys Workbench软件建立机匣有限元模型,计算了不同安装边结构参数和外部载荷条件下的安装边根部轴向位移和接触面分离距离,并与理论结果进行对比分析,获得了机匣安装边几何参数及外载荷对安装边密封性能的影响规律。应用响应面法对模型简化产生的误差进行拟合,最后对建立的理论模型进行验证。研究表明,安装边根部的轴向位移随着内部压力、轴向力、安装边高度的增加而增大。增加安装边厚度以及螺栓预紧力能抑制安装边根部轴向位移的增加。安装边接触面分离距离随内部压力和轴向力的增加而增大,随预紧力的增加而减小。一定范围内增大安装边厚度可以减小分离距离。增加安装边高度在一定程度上不会影响安装边的密封性能。本文得出安装边根部轴向位移理论解与有限元计算结果相对误差为-2.71%,分离距离与有限元计算结果相对误差为-1.21%,具有良好的工程精度。为航空发动机机匣安装边密封特性分析与泄漏评估提供了一种有效方法。
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