风扇叶片飞失显式动力学仿真网格与时间步长研究

为了研究大涵道比涡扇发动机风扇叶片飞失仿真中网格尺度与时间步长对于瞬态显式动力学分析结果的影响,采用有限元法中单元计算理论分析的方法分析了网格尺度和时间步长在计算稳定性方面的理论联系。采用多因素试验设计方法组织了针对叶片应力分布、转子轴心轨迹和支点外传振动应力3个风扇叶片飞失的典型输出参数的网格尺度和时间步长的影响研究方案,开展了典型物理过程、模型简化和数值计算无关性研究。针对时间步长为7×10^(-7)、5×10^(-7)、3×10^(-7)和2×10^(-7)s,网格尺度为40、30、20和15 mm的计算结果进行分析,结果表明:对于给定物理过程和目标时长,存在着网格尺度和时间步长的门槛值,如:2×10^(-7)s时间步长和30 mm网格尺度,超过该值进一步细化网格和减小时间步长对于精度提升不明显;显式动力学的计算原理决定了目标时间越长偏差累计越大,所需的网格精度就越高;碰摩过程对于风扇叶片飞失仿真的应力和外传振动偏差影响较大。