基于Fluent的某型APU排气腔体内流场、温度与气动压力数值分析

为分析航空辅助动力装置(APU)排气腔体(Exhaust Housing)的气体温度、流速和气动压力因素对其部件损伤造成的影响,以某型号APU排气腔体为例,利用Solid Works构建三维实体模型并利用Design Modeler进行流体模型填充和前处理,把模型共享至Workbench中的Fluent,利用Simple压力修正算法和二阶迎风差分离散格式进行流体仿真计算。研究结果表明:在排气腔体平均进口温度为886.15 K、进口总压为109.8 kPa正常工作情况下,通过分析APU中排气腔体的气体流动特性以及温度、气动压力分布状况,得出理论损伤域与典型故障件的实际损伤部位基本吻合。研究结果对排气腔体做进一步的损伤分析和可靠性计算提供了流场环境依据。

某型APU排气腔体模态分析

为了研究某型APU排气腔体模态及振型,首先利用UG软件对排气腔体进行等比例建模,通过Fluent软件进行流场仿真计算,然后运用流固耦合计算分析排气腔体应力场,最后对排气腔体进行有预应力的模态分析,得到排气腔体的前八阶固有频率和振型。结果显示:排气腔体外壳体比内椎体受到更大应力,最大应力在支柱与外壳体交接处;前八阶固有频率逐渐增加,前三阶固有频率相差较小,第四阶固有频率之后显著增加;一阶模态为排气腔内椎体及支柱的扭转振型,二阶模态为内椎体及支柱y方向的弯曲振型,三阶模态为内椎体及支柱x方向的弯曲振型,四阶模态为内椎体及支柱z方向的弯曲振型;排气腔的六个支柱、支柱与外壳体交接处以及支柱与内椎体交接处有最大形变。研究结果可为APU排气腔体动力学分析及设计提供参考。