航空发动机叶片-机匣碰摩热-结构耦合仿真 被引量：4

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作者 王丽丽 李舜酩 +1 位作者 赖少将 闻静 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1045-1050,1122,共6页

针对转静子碰摩过程中的摩擦热效应现象,建立了叶片-机匣的碰摩热-结构耦合模型。采用热-结构耦合单元,对航空发动机叶片-机匣进行了碰摩热效应特性研究。考虑摩擦因数及旋转过程中的离心力作用,对瞬态-热结构耦合场进行了有限元分析,... 针对转静子碰摩过程中的摩擦热效应现象,建立了叶片-机匣的碰摩热-结构耦合模型。采用热-结构耦合单元,对航空发动机叶片-机匣进行了碰摩热效应特性研究。考虑摩擦因数及旋转过程中的离心力作用,对瞬态-热结构耦合场进行了有限元分析,研究了结构在温度场作用下的热-结构耦合应力和温度分布。与纯机械载荷下的应力分布对比,发现了碰摩热效应在叶片与机匣上的扩散规律。研究结果表明,考虑摩擦热效应时由于热应力的作用,导致结构的总应力水平升高进而产生热变形,从而使故障进一步恶化。由此可见,碰摩热效应的影响在实际航空发动机振动分析中不能忽视。 展开更多

关键词 叶片-机匣碰摩 摩擦热 热-结构耦合 有限元法

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气动热力耦合作用下结构累积热变形的演化特性及影响

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作者 刘深深 余婧 +5 位作者 韩青华 刘骁 杨肖峰 刘萍 裴桓伟 蒋波 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第7期118-130,I0002,共14页

新一代大尺度轻质飞行器长航时高速飞行时,累积热变形问题比传统飞行器更显著,对飞行不利。针对典型大长细比空腔平板结构,采用高保真全数值的气动力/热/结构多物理场耦合分析方法,开展了气动热和气动力耦合作用下结构变形演化特性、热... 新一代大尺度轻质飞行器长航时高速飞行时,累积热变形问题比传统飞行器更显著,对飞行不利。针对典型大长细比空腔平板结构,采用高保真全数值的气动力/热/结构多物理场耦合分析方法,开展了气动热和气动力耦合作用下结构变形演化特性、热/力因素作用机理及变形对飞行性能的影响研究。研究结果表明,在长时间严酷加热条件下,空腔结构的热变形特征主要由热因素的时间累积效应和力因素的瞬时作用共同决定,其演化过程呈现3个演化阶段:第一阶段以冷壁面结构快速升温作用为主导,变形急剧增加;第二阶段以结构升温后持续气动加热作用为主导,变形缓慢增加并回落;第三阶段达到热/力作用趋于平衡的充分发展状态,变形稳定。与实芯结构规律不同,空腔结构的变形规律存在较为特殊的回落过程,该特性在不同马赫数和攻角下均比较一致。累积热变形演化行为引发了气动特性的非线性变化,伴随整个飞行历程,进一步带来升阻力和俯仰力矩偏差等不利影响,这一新的影响和挑战亟需在未来新一代高速飞行器设计中加以考虑和应对。 展开更多

关键词 气动热/力耦合作用 高速飞行 累积热变形 结构热变形 演化特性

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刚体-附件耦合系统热-动力学稳定性分析 被引量：4

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作者 李伟 薛明德 向志海 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1288-1292,共5页

根据卫星的结构特点将之简化为刚体-附件耦合系统.在突加热流作用下,该系统存在两重耦合影响:附件结构的非线性瞬态温度场与舱体刚体转动和附件结构变形之间的相互耦合影响;卫星舱体刚体运动和附件振动之间的相互耦合影响,因此该系统具... 根据卫星的结构特点将之简化为刚体-附件耦合系统.在突加热流作用下,该系统存在两重耦合影响:附件结构的非线性瞬态温度场与舱体刚体转动和附件结构变形之间的相互耦合影响;卫星舱体刚体运动和附件振动之间的相互耦合影响,因此该系统具有高度非线性.针对该耦合系统,以有限元法为研究手段,分析了系统的热诱发振动响应和运动稳定性问题,发展了一套高效、可靠和实用的分析方法.所提出方法的可靠性得到了简单系统理论解的验证,可为卫星系统的设计提供有益的参考. 展开更多

关键词 热诱发振动 运动稳定性 耦合影响 航天结构 有限元方法

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数控卧轴平面磨床砂轮主轴-轴承系统的热-结构耦合分析 被引量：3

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作者 欧阳牧英 周里群 +1 位作者 龙婷 李玉平 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第11期1737-1743,共7页

以某型数控卧轴矩台平面磨床为研究对象,对其砂轮主轴-轴承系统进行了温度分布与热变形的有限元仿真。基于滚动轴承热态特性理论与传热学理论,利用ANSYS Workbench软件对主轴-轴承系统进行稳态和瞬态的温度场仿真,得到了轴承滚子与内外... 以某型数控卧轴矩台平面磨床为研究对象,对其砂轮主轴-轴承系统进行了温度分布与热变形的有限元仿真。基于滚动轴承热态特性理论与传热学理论,利用ANSYS Workbench软件对主轴-轴承系统进行稳态和瞬态的温度场仿真,得到了轴承滚子与内外圈滚道温度随时间的变化规律;根据热-结构耦合分析理论和温度场仿真结果,对主轴-轴承系统进行了热-结构耦合分析,得到了主轴在径向、切向与轴向3个方向的热位移与热应力的变化规律,从而揭示了由轴承摩擦产生的热效应造成的温度升高与主轴产生热变形及热位移之间的关系。 展开更多

关键词 平面磨床 温度场 主轴-轴承系统 热-结构耦合

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考虑热效应影响的指尖密封接触强度分析 被引量：5

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作者 张延超 焦丹丹 +4 位作者 吴鲁纪 赵蕊 崔亚辉 冉宝春 王伟 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期413-418,共6页

指尖密封作为柔性高速动态密封装置,其在航空发动机、燃气轮机等重大设备的高速密封部位具有良好的应用前景。但高速高温条件下,摩擦生热和环境温度对指尖密封配副接触强度具有重要影响,进而影响其密封性能,探索其影响机理成为指尖密封... 指尖密封作为柔性高速动态密封装置,其在航空发动机、燃气轮机等重大设备的高速密封部位具有良好的应用前景。但高速高温条件下,摩擦生热和环境温度对指尖密封配副接触强度具有重要影响,进而影响其密封性能,探索其影响机理成为指尖密封性能设计中的关键。为此,研究针对指尖密封实际工况条件,将摩擦生热转化为热流密度边界条件,同时计入密封介质温度的影响,构建了指尖密封系统的热结构耦合分析模型,研究了热效应对指尖密封/转子配副接触强度的影响规律,并进行了物理试验验证。研究结果表明,高速条件下摩擦生热对密封配副接触强度具有重要影响,转速为15 000 r/min时,室温条件下,摩擦效应导致指尖密封局部温度升高超过370℃,指尖靴/转子摩擦配副间接触压力增大近10%;高温条件下,考虑热效应影响后,导致局部接触压力相对于不考虑热效应影响时减小了90%;性能试验结果表明考虑热效应后,密封上下游压力差为0.4 MPa时,指尖密封泄漏试验结果的最大误差仅为16.5%,而不考虑热效应影响时,最大误差达到了72.8%,验证了考虑热效应的必要性和热分析方法的合理性,为高温、高速条件下的指尖密封性能设计提供了重要参考。 展开更多

关键词 指尖密封 热结构耦合 摩擦热 接触强度 热效应

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无应力组合贴片天线传感器温度性能模拟测试 被引量：1

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作者 薛松涛 易卓然 +1 位作者 谢丽宇 万国春 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1439-1445,共7页

基于组合式贴片天线的无源无线传感器可应用于结构形变的测量,但环境温度的变化会影响组合式贴片天线的电磁性能。针对环境温度变化影响天线传感器性能的问题,通过温度效应影响理论研究了材料温度系数(热膨胀)和介电常数变化(电磁场变化... 基于组合式贴片天线的无源无线传感器可应用于结构形变的测量,但环境温度的变化会影响组合式贴片天线的电磁性能。针对环境温度变化影响天线传感器性能的问题,通过温度效应影响理论研究了材料温度系数(热膨胀)和介电常数变化(电磁场变化)对组合式天线谐振频率的影响规律,采用多物理场耦合方法对组合式贴片天线传感器进行了温度效应的数值模拟,对受热膨胀和基板介电常数受热变化的影响进行了量化分析。基于数值模拟明确了天线谐振频率变化的主要原因是基板受热导致介电常数变化,材料受热膨胀引起的谐振频率变化约为主因引起变化的20%,且为负相关。通过试验进一步研究温度对谐振频率的影响,将组合式贴片天线置于温箱中测定了温度梯度下谐振频率变化。模拟和试验结果均表明,随温度的升高,组合式贴片天线一阶纵向谐振频率增加,且具有线性关系,线性拟合系数均高于0.93,模型仿真平均增量预测误差小于20%。明确了该类组合式天线可采用线性温度补偿机制进行形变测量值的修正,为组合式天线传感器在实际工程应用中提供了技术基础。 展开更多

关键词 贴片天线 形变传感器 温度补偿 结构健康监测 谐振频率 耦合效应 介电常数 热膨胀

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热压电仿生热鲁棒结构的致动器最优配置

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作者 杜设亮 张伟根 +1 位作者 傅建中 陈子辰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z1期163-165,共4页

研究热压电仿生热鲁棒结构中的致动器放置优化问题。为找到热压电致动器的最优放置 ,提出了热压电介质的主导方程 ,讨论了各耦合因素对仿生热鲁棒结构控制的影响及致动器的工作机理。提出目标函数来评价系统可控性以优化致动器的放置 ,... 研究热压电仿生热鲁棒结构中的致动器放置优化问题。为找到热压电致动器的最优放置 ,提出了热压电介质的主导方程 ,讨论了各耦合因素对仿生热鲁棒结构控制的影响及致动器的工作机理。提出目标函数来评价系统可控性以优化致动器的放置 ,并讨论了致动器放置与系统可控性间的关系。基于致动器优化放置的分析结果 ,确定仿生热鲁棒结构中致动器优化放置的准则。因而 ,仿生热鲁棒结构的最佳致动器配置能从可能的致动器配置中得到 ,使系统具有最佳的热鲁棒性和控制效率。 展开更多

关键词 仿生热鲁棒结构 热压电耦合效应 可控性 致动器配置优化

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可控性在热压电仿生热鲁棒结构致动器优化配置中的应用

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作者 杜设亮 张伟根 傅建中 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第z1期-,共3页

本文研究了热压电仿生热鲁棒结构中致动器配置的优化问题。首先分析了热压电弹性介质的动态控制方程，讨论了各耦合因素对仿生热鲁棒结构控制的影响及致动器的工作机理。在该基础上，提出目标函数来评价系统可控性以优化致动器的放置，... 本文研究了热压电仿生热鲁棒结构中致动器配置的优化问题。首先分析了热压电弹性介质的动态控制方程，讨论了各耦合因素对仿生热鲁棒结构控制的影响及致动器的工作机理。在该基础上，提出目标函数来评价系统可控性以优化致动器的放置，并用具体算例讨论了热压电致动器在梁上配置对模态可控度的影响，得到了有关致动器配置的结论。 展开更多

关键词 热压电仿生热鲁棒结构 热压电耦合效应 可控性 致动器配置优化

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仿生热鲁棒结构的传感器优化配置

9

作者 杜设亮 傅建中 陈子辰 《动力工程》 CSCD 北大核心 2002年第4期1884-1887,共4页

对热压电仿生结构的传感器配置优化进行了研究。利用准静态热压电本构关系 ,得到了热压电仿生结构的有限元动态耦合模型 ,讨论了各耦合因素对热压电结构传感特性的影响。在此基础上 ,提出了一种热压电结构的有限元分析方法 ,并对受温度... 对热压电仿生结构的传感器配置优化进行了研究。利用准静态热压电本构关系 ,得到了热压电仿生结构的有限元动态耦合模型 ,讨论了各耦合因素对热压电结构传感特性的影响。在此基础上 ,提出了一种热压电结构的有限元分析方法 ,并对受温度场作用的热压电结构进行了数值仿真研究 ;根据仿真计算结果分析 ,最终确定传感器的最佳布置。图 5参 展开更多

关键词 热鲁棒 传感器 优化配置 热压电耦合效应 有限元分析

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金属蜂窝胶接结构耦合传热分析

10

作者 张婕 任青梅 +1 位作者 杨志斌 成竹 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2012年第5期54-57,共4页

对金属蜂窝胶接结构进行传热研究,考虑蜂窝结构热传导和热辐射的耦合作用,建立两种热分析模型,模拟蜂窝结构内部传热机理。通过两种模型计算结果的对比分析,总结出蜂窝结构传热模型建模规则,计算胶接金属蜂窝结构的等效热传导系数。分... 对金属蜂窝胶接结构进行传热研究,考虑蜂窝结构热传导和热辐射的耦合作用,建立两种热分析模型,模拟蜂窝结构内部传热机理。通过两种模型计算结果的对比分析,总结出蜂窝结构传热模型建模规则,计算胶接金属蜂窝结构的等效热传导系数。分析表明,当高宽比不大时,蜂窝晶胞壁的辐射是不容忽略的,胶粘层使得蜂窝夹层结构的隔热性能增强。 展开更多

关键词 金属蜂窝胶接结构 耦合传热 有限元法 有效热传导系数

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高超声速机翼瞬态气动加热下热颤振分析 被引量：3

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作者 陈浩 徐敏 蔡天星 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期898-904,共7页

研究了一种气动力(热)/结构耦合的高超声速机翼热颤振的时域数值分析方法。研究目的是分析结构内部温度梯度对结构固有特性的影响机制和结构发生颤振的规律。采用非定常计算流体力学耦合结构传热的算法,获得结构的瞬态温度场;通过有限... 研究了一种气动力(热)/结构耦合的高超声速机翼热颤振的时域数值分析方法。研究目的是分析结构内部温度梯度对结构固有特性的影响机制和结构发生颤振的规律。采用非定常计算流体力学耦合结构传热的算法,获得结构的瞬态温度场;通过有限元计算得到瞬态温度场不同时刻下的热结构模态;利用结构模态叠加法建立结构动力学模型,结合Volterra级数建立的非定常气动力模型进行气动/结构耦合计算获得颤振动压。对马赫数为5、高度13 km的一小展弦比机翼进行了颤振分析。验证了该方法的可实现性。研究表明,随着温度梯度的增大结构固有频率减小,颤振动压最小值发生在结构主频率差值最小处。 展开更多

关键词 气动加热 计算流体力学 有限元方法 颤振 高超声速 结构动力学热效应 瞬态分析 气动 结构耦合 气数热弹性力学 非定常气动力模型

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现浇混凝土聚苯板外墙外保温体系热结构耦合分析

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作者 赵廷胜 《山东农业大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2012年第3期442-445,共4页

以某高层剪力墙住宅工程中现浇混凝土聚苯板外墙外保温体系为研究对象,建立APDL参数化模型,采用数值计算方法,针对3种不同厚度聚苯板复合墙体,分析了现浇混凝土聚苯板外墙外保温体系在极端高温和骤降暴雨环境下的热结构耦合反应。结果表... 以某高层剪力墙住宅工程中现浇混凝土聚苯板外墙外保温体系为研究对象,建立APDL参数化模型,采用数值计算方法,针对3种不同厚度聚苯板复合墙体,分析了现浇混凝土聚苯板外墙外保温体系在极端高温和骤降暴雨环境下的热结构耦合反应。结果表明:聚苯板具有良好的隔热效果,聚苯板两侧温差大,但随着聚苯板厚度的增加增幅变小;温度改变导致聚苯板层发生显著变形,由于材料性能的差异,致使聚苯板两侧界面处易开裂;变形最大的区域位于窗洞四周,是易开裂处之一,应予以加强。 展开更多

关键词 外保温体系 热结构耦合 温度场 聚苯板

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长时间气动力/热作用下累积热变形演化规律

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作者 刘深深 蒋波 +5 位作者 韩青华 余婧 杨肖峰 魏东 朱言旦 桂业伟 《北京航空航天大学学报》 2025年第9期3086-3097,共12页

长时间气动力/热作用下产生的累积热变形及其在整个飞行历程中引发的不利影响是未来高超声速巡航飞行器设计不可忽视的问题。针对高超声速飞行器典型翼面结构,以自研热环境/热响应耦合计算分析平台为基础,结合自适应时间步的双向耦合计... 长时间气动力/热作用下产生的累积热变形及其在整个飞行历程中引发的不利影响是未来高超声速巡航飞行器设计不可忽视的问题。针对高超声速飞行器典型翼面结构,以自研热环境/热响应耦合计算分析平台为基础,结合自适应时间步的双向耦合计算策略建立全数值的气动力/热/结构多场耦合累积热变形预测方法;在此基础上开展翼面结构在长时间气动力/热耦合作用下的累积热变形演化规律及形成机理研究,并分析其在时间变化历程中对气动特性的影响。研究结果表明,由于翼面结构所受气动力、气动加热、结构传热、变形响应等物理过程的时空尺度差异,累积热变形呈现第1发展、第2发展、充分发展等非线性特征突出的3个演化阶段,并且各种因素需要经过较长的时间才能充分发展并实现累积变形的稳定。上述累积热变形演化行为引发了伴随整个飞行历程的气动特性的非线性变化,进一步带来升力下降、升阻比下降及俯仰力矩偏差等不利影响。相关不利影响亟需在未来长航时高超声速飞行器设计中加以考虑并主动应对。 展开更多

关键词 长航时 机翼结构 累积热变形 气动力/热耦合作用 热变形影响

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