轻量化多孔空心轴结构设计与分析

为了进一步提高轴的比强度,在传统空心轴的基础上进一步提出并研究了一种基于增材制造技术的多孔空心轴。通过仿真分析并经实验验证,在相同质量时,多孔空心轴与传统空心轴相比,承载能力更佳。在某典型扭转工况下,强度能提高22.5%;在某弯曲工况下,强度能提高9.8%。

加强件间隙对膨胀节强度及轴向刚度影响研究

随着工作温度和压力的不断提高,除了从材料角度考虑外,加强件的应用及其优化设计也是解决膨胀节强度与刚度矛盾问题的有效手段之一。为了让波纹管膨胀节使用加强件提高强度性能的同时,尽可能减小加强件给波纹管弹性性能带来的负面影响,采用有限元数值分析方法,对某加强型多层U形波纹管膨胀节进行设计优化研究,发现波纹管膨胀节强度及轴向刚度随加强件间隙值变化的规律。通过对间隙值的调控可以进行强度及轴向刚度的设计控制,最大程度地减小波片应力和弹性轴向刚度。为该类型加强型波纹管膨胀节的理论研究、优化设计及制造提供了一种新的思路。

非接触式加强环间隙对膨胀节高温强度的影响

为应对高温高压的复杂工况,提高膨胀节的承载能力,工程上使用带加强环的加强型波纹管膨胀节。目前对加强型波纹管膨胀节的强度性能研究,并没有考虑加强环与波纹管之间装配间隙的影响,并且忽略了高温工况下波纹管内外表面温差产生的热应力。采用完全热力耦合数值分析法,开展加强环与波纹管间隙对膨胀节高温强度影响研究,得到膨胀节在不同温差下最大Mises应力随加强环与波纹管间隙值的变化规律。通过选择加强环与波纹管之间的最优间隙,可以有效提高膨胀节的强度性能,且由于波纹管内外表面温差不同,加强环间隙取值不同。该结论为高温高压工况下加强型波纹管膨胀节的理论研究、优化设计及制造提供参考。

不同后进气系统对双面复合叶轮的影响

新型双面复合叶轮中,后进气通道与前进气通道完全不同,其流场结构更为复杂,阐明其对双面复合叶轮流场特性的影响具有重要意义。微型双面复合叶轮发动机后进气管通常有直管型、椭圆型和对称翼型三种类型,采用数值模拟方法分析不同后进气系统对双面复合叶轮压缩特性和流场结构的影响。结果表明:相比于直管型后进气管,椭圆型后进气管和对称翼型后进气管在压缩性能上略差,在流量范围上无明显差异;径向进气方式中椭圆型后进气道方案较佳,可匹配满足双面复合叶轮压缩特性和尾喷管稳定排气的需求;由副叶轮叶根轴向速度下降所引起的压力梯度增大,进一步诱导的分离涡是影响双面复合叶轮性能的主要原因之一。

加强型波纹管膨胀节强度性能仿真分析

基于ABAQUS完全热力耦合法,仿真模拟了各种工况类型下U形金属波纹膨胀节的强度性能随温度载荷的变化规律。同时与相同工况及温度下无加强件膨胀节对比,发现当膨胀节除温度载荷外只承受轴向位移载荷时,加强件的使用无法提高膨胀节的强度性能,反而使膨胀节在高温下产生更大热应力。另外,当膨胀节只承受内压载荷时,加强件可以有效地提高膨胀节的承载能力,且温度越低,加强件与波纹管的间隙值越小,膨胀节强度性能越好。