基于Workbench的中大型涡旋压缩机流场特性分析与流-热-固多场耦合研究

1

作者 闫安岗 袁伟 +4 位作者 郭前建 张成 李雨倩 常青青 朱玉麒 《机床与液压》 北大核心 2025年第6期181-187,共7页

为了探究电机转速对中大型涡旋压缩机内部流场变化以及涡旋齿应力与变形的影响,基于ANSYS Workbench平台,通过对涡旋压缩机流体域进行建模,在进行网格无关性检验后,采用Fluent软件进行计算流体力学仿真分析,探究不同转速下压缩腔内压力... 为了探究电机转速对中大型涡旋压缩机内部流场变化以及涡旋齿应力与变形的影响,基于ANSYS Workbench平台,通过对涡旋压缩机流体域进行建模,在进行网格无关性检验后,采用Fluent软件进行计算流体力学仿真分析,探究不同转速下压缩腔内压力、温度分布情况,并根据流场分析结果,对动涡旋盘进行流-热-固多场耦合分析。结果表明:涡旋齿主要变形方向为轴向变形,最大变形量出现在齿顶位置。对涡旋盘进行检修时,应重点关注此位置的涡旋齿变形情况。低转速会破坏压缩腔内部流场稳定性,在一定区间内提高电机转速可以改善涡旋压缩机的径向泄漏现象,当电机转速提高至临界点时,涡旋压缩机压缩腔内的最大压力、温度值趋于稳定,此后将难以通过提高转速来改变压缩腔内部流场的变化情况。 展开更多

关键词 涡旋压缩机 动涡旋盘 多场耦合 应力和变形

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基于热应力场耦合的涡旋压缩机静涡盘有限元分析

2

作者 郑永杰 高原 +1 位作者 瓮鑫冉 高占军 《农业装备与车辆工程》 2024年第11期133-137,共5页

针对压缩机涡旋盘研究时因忽略热应力场的影响而造成的可靠性低、寿命短,增大整体结构设计尺寸又会造成材料浪费、增大占用空间问题,基于SolidWorks软件对涡旋压缩机进行建模,利用ANSYS软件对静涡盘在工作下的温度场分布、仅受气体力时... 针对压缩机涡旋盘研究时因忽略热应力场的影响而造成的可靠性低、寿命短,增大整体结构设计尺寸又会造成材料浪费、增大占用空间问题,基于SolidWorks软件对涡旋压缩机进行建模,利用ANSYS软件对静涡盘在工作下的温度场分布、仅受气体力时以及在热应力场与气体力耦合时的应力应变进行分析。结果表明:在稳态热温度场中温度分布主要集中在涡旋齿头部;在仅受气体力时,静涡盘变形最大的位置出现在涡旋齿齿头;在耦合场载荷下,最大应力主要集中在静涡盘内底部,变形最大位置出现在涡旋齿齿头。 展开更多

关键词 涡旋压缩机 静涡盘 有限元仿真 耦合场分析

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轮盘疲劳可靠性分析的Monte-Carlo数字仿真 被引量：17

3

作者 钱文学 尹晓伟 +1 位作者 谢里阳 何雪浤 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期254-256,266,共4页

低循环多轴疲劳失效是航空发动机低压压气机轮盘的主要失效形式。轮盘是一种价格昂贵的部件,对其进行部件的可靠性试验在经济上难以承受。据此以临界平面法为基础,通过Ansys有限元分析与材料的应变疲劳试验相结合,利用Monte-Carlo数字... 低循环多轴疲劳失效是航空发动机低压压气机轮盘的主要失效形式。轮盘是一种价格昂贵的部件,对其进行部件的可靠性试验在经济上难以承受。据此以临界平面法为基础,通过Ansys有限元分析与材料的应变疲劳试验相结合,利用Monte-Carlo数字仿真方法,确定了轮盘寿命的分布形式,建立了轮盘疲劳可靠性模型,并编制了轮盘疲劳可靠性分析软件,对某型轮盘进行了疲劳可靠性分析。与传统的确定性方法相比更加符合轮盘的失效状况,与基于真实轮盘的试验相比则可以有效降低试验费用,缩短试验周期。 展开更多

关键词 轮盘 可靠性 临界平面法 寿命分布 MONTE-CARLO法

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压气机轮盘疲劳寿命影响参量的灵敏度分析 被引量：11

4

作者 钱文学 尹晓伟 +1 位作者 何雪浤 谢里阳 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期677-680,共4页

压气机轮盘的材料参数与所受应力水平等因素对轮盘寿命有重要影响,就轮盘疲劳寿命对各相关参量的灵敏度进行了详细的分析计算,确定了寿命对各相关参量的敏感程度,绘制了相应的疲劳寿命影响参量灵敏度曲线.计算分析表明,轮盘寿命对轮盘... 压气机轮盘的材料参数与所受应力水平等因素对轮盘寿命有重要影响,就轮盘疲劳寿命对各相关参量的灵敏度进行了详细的分析计算,确定了寿命对各相关参量的敏感程度,绘制了相应的疲劳寿命影响参量灵敏度曲线.计算分析表明,轮盘寿命对轮盘疲劳强度参数与应力的灵敏度影响较大,在各参数中对疲劳强度指数的灵敏度影响是最大的,灵敏度达到了10,当疲劳强度指数值发生变化时将引起疲劳寿命值的很大变化.轮盘寿命对疲劳延性参数的灵敏度较小,其中对疲劳延性系数的灵敏度值小于1且变化不大,可以近似认为是一个常数.通过对各参数的灵敏度分析,在设计中就可以根据寿命对各参量灵敏度的不同,合理确定轮盘的材料、结构和加工工艺.这也是进一步进行优化设计和可靠性设计的基础. 展开更多

关键词 灵敏度分析 轮盘 临界平面法 差分法 疲劳寿命

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TC11钛合金盘等温流变成形的数值模拟及其生产应用 被引量：12

5

作者 李苏洋 罗迎社 +2 位作者 李颂文 许小虎 周建罗 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2001年第1期22-25,共4页

针对钛合金压气机盘的等温流变成形过程 ,应用有限元数值模拟方法 ,对热加工规范许可的某一成形温度和不同应变速率下的流变成形过程进行了分析和比较。模拟结果包括一系列人机交互自动生成的流变过程图、等效应变场、挤压力曲线及等温... 针对钛合金压气机盘的等温流变成形过程 ,应用有限元数值模拟方法 ,对热加工规范许可的某一成形温度和不同应变速率下的流变成形过程进行了分析和比较。模拟结果包括一系列人机交互自动生成的流变过程图、等效应变场、挤压力曲线及等温度场等 ,从数值模拟“实验”的角度 ,对热流变成形过程进行了不可逆过程热力学分析 ,并对等温流变成形件进行了低倍流线、金相组织。 展开更多

关键词 TC11钛合金 压气机盘 等温流变成形 数值模拟 飞机

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TC11钛合金压气机盘的模锻工艺优化 被引量：6

6

作者 张海燕 张士宏 +2 位作者 李臻熙 程明 王忠堂 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 2009年第1期41-45,共5页

TC11钛合金是生产发动机叶片和压气机盘的重要材料,随着对发动机安全可靠性能要求的提高,得到变形均匀的压气机盘锻件十分重要。根据制定的TC11钛合金热加工图,确定该合金压气机盘的基本锻造工艺。结合热力耦合刚粘塑性有限元法和正交... TC11钛合金是生产发动机叶片和压气机盘的重要材料,随着对发动机安全可靠性能要求的提高,得到变形均匀的压气机盘锻件十分重要。根据制定的TC11钛合金热加工图,确定该合金压气机盘的基本锻造工艺。结合热力耦合刚粘塑性有限元法和正交设计方法,研究不同坯料尺寸、模具温度和变形速度对压气机盘成形工艺的影响,提出以变形均匀性函数为目标函数优化压气机盘的成形工艺,最终优化TC11钛合金压气机盘的锻造工艺。 展开更多

关键词 TC11钛合金 压气机盘 热加工图 正交设计方法 变形均匀性函数

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压气机盘疲劳可靠性数字仿真分析 被引量：3

7

作者 钱文学 尹晓伟 +1 位作者 何雪浤 谢里阳 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1022-1025,共4页

以多轴疲劳的临界平面法为基础,应用随机有限元法确定了压气机盘榫槽部位应力的分布参数,通过标准试样的应变控制低循环疲劳试验确定了材料参数的分布,采用数字仿真分析技术,得到了压气机盘寿命的分布形式和分布参数,建立了压气机盘疲... 以多轴疲劳的临界平面法为基础,应用随机有限元法确定了压气机盘榫槽部位应力的分布参数,通过标准试样的应变控制低循环疲劳试验确定了材料参数的分布,采用数字仿真分析技术,得到了压气机盘寿命的分布形式和分布参数,建立了压气机盘疲劳可靠性模型.由仿真分析结果可知此方法是可行的,它可以有效降低压气机盘的试验费用,缩短试验周期,具有较高的精度. 展开更多

关键词 压气机盘 可靠度 临界平面法 多轴疲劳 数字仿真

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基于多轴疲劳模型的轮盘低循环疲劳寿命预测 被引量：1

8

作者 钱文学 尹晓伟 +2 位作者 由美雁 何雪浤 谢里阳 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期843-846,共4页

充分考虑多轴应力对疲劳寿命的影响,对应用多轴疲劳寿命模型进行轮盘的低循环多轴疲劳寿命预测作了探讨,并结合具体工程实例进行了应用研究。确定了轮盘危险平面的位置,确定了危险平面上的相关参量,应用多轴疲劳模型进行了寿命评估,计... 充分考虑多轴应力对疲劳寿命的影响,对应用多轴疲劳寿命模型进行轮盘的低循环多轴疲劳寿命预测作了探讨,并结合具体工程实例进行了应用研究。确定了轮盘危险平面的位置,确定了危险平面上的相关参量,应用多轴疲劳模型进行了寿命评估,计算结果显示应用多轴疲劳模型进行轮盘的低循环多轴疲劳寿命评估,所得结果与轮盘的试验结果符合得较好,研究结果具有一定的实际工程意义。 展开更多

关键词 轮盘 FEM 多轴疲劳 临界平面 应力分布

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TC11钛合金压气机盘闭模锻造过程中的缺陷预测 被引量：2

9

作者 张海燕 张士宏 +2 位作者 程明 李臻熙 曹春晓 《精密成形工程》 2009年第1期62-65,共4页

TC11钛合金压气机盘在实际生产中存在各种缺陷,降低了压气机盘的使用性能。将基于试验数据建立的TC11钛合金高温塑性变形时的延性损伤演化模型以及本构模型与有限元相结合,对某TC11钛合金压气机盘等温闭模锻造过程中的温度、等效应变和... TC11钛合金压气机盘在实际生产中存在各种缺陷,降低了压气机盘的使用性能。将基于试验数据建立的TC11钛合金高温塑性变形时的延性损伤演化模型以及本构模型与有限元相结合,对某TC11钛合金压气机盘等温闭模锻造过程中的温度、等效应变和损伤变量的分布进行了数值分析,同时预测了塑性失稳区的位置。为优化其成形工艺提供了一种有效的方法。 展开更多

关键词 钛合金 压气机盘 损伤模型 缺陷 数值分析

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轮盘疲劳寿命的参量敏度分析 被引量：2

10

作者 赵秀荣 钱文学 谢里阳 《航空制造技术》 2008年第10期87-89,95,共4页

低周多轴疲劳失效是航空发动机压气机盘失效的主要形式。轮盘的失效往往导致极其严重的后果。本文采用差分法就轮盘疲劳寿命对各相关参量的敏度进行了分析,确定了寿命对各相关参量的敏度,并用参量敏度曲线图进行了直观的表示。

关键词 压气机轮盘 敏度分析 临界平面法 差分法

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某航空发动机高压压气机盘的振动特性分析 被引量：6

11

作者 魏武国 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第13期286-290,共5页

基于含预应力结构模态分析的有限元理论,对某典型航空发动机压气机盘进行振动特性分析。根据初始设计参数,在通用有限元软件中建立起盘的三维有限元模型。首先计算了盘在不旋转时的频率和振型,然后计算了盘在常用转速下存在预应力时的... 基于含预应力结构模态分析的有限元理论,对某典型航空发动机压气机盘进行振动特性分析。根据初始设计参数,在通用有限元软件中建立起盘的三维有限元模型。首先计算了盘在不旋转时的频率和振型,然后计算了盘在常用转速下存在预应力时的频率和振型,并分析了离心负荷对盘固有振动特性的影响。最后分析了盘的行波振动特性,计算了节径振动的行波频率,考虑盘外缘叶片受到的周期性气体力对盘的激振影响,画出共振特性曲线,为后续结构分析和排故提供依据;同时发现盘的驻波临界转速高于盘的最大工作转速,表明该盘不会发生驻波共振,对保证该发动机的可靠工作具有重要意义。 展开更多

关键词 高压压气机盘 振动特性分析 行波 驻波临界转速

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制冷系统涡旋压缩机涡旋盘重构与反求技术研究 被引量：3

12

作者 王立存 张贤明 +3 位作者 杨旭 王旭东 张国进 周凯 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第5期672-676,共5页

涡旋盘是影响滤油机制冷系统涡旋压缩机性能的主要部件,在逆向工程反求基础上,通过激光扫描方式获取涡旋盘点云数据,比较了接触式测量和非接触式测量的优缺点。利用Imageware进行了点云数据处理,通过Imageware导入扫描所得到的点云,选... 涡旋盘是影响滤油机制冷系统涡旋压缩机性能的主要部件,在逆向工程反求基础上,通过激光扫描方式获取涡旋盘点云数据,比较了接触式测量和非接触式测量的优缺点。利用Imageware进行了点云数据处理,通过Imageware导入扫描所得到的点云,选择保留原始数据,在显示中选择隐藏选择对象,对剩下的点云部分进行圈选,直到点云近似于一条直线。基于CATIA软件平台对涡旋盘进行了重构和反求,运用在点云上生成断面功能,将实体部分隐藏,在截出图形上选择点列,切换到创成式外形设计模式,构建新的曲线和平面,按照涡旋盘实体对图形进行倒角等修改获得最终涡旋盘成品。 展开更多

关键词 涡旋盘 涡旋压缩机 滤油机 重构技术 反求技术

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耦合三维CFD的多级压气机气动扩稳预测模型研究 被引量：1

13

作者 张韬 陈伟杰 +2 位作者 乔渭阳 赵鑫雨 张扬军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期74-83,共10页

为将扩稳措施对压气机级局部流场的扰动与多级压气机喘振边界相关联,准确预测各种扩稳措施对多级压气机喘振边界的影响,基于三维CFD数值模拟技术对包含扩稳措施的压气机级特性的预测方法与基于“激盘-滞后-集聚容积”一维单元体稳定性... 为将扩稳措施对压气机级局部流场的扰动与多级压气机喘振边界相关联,准确预测各种扩稳措施对多级压气机喘振边界的影响,基于三维CFD数值模拟技术对包含扩稳措施的压气机级特性的预测方法与基于“激盘-滞后-集聚容积”一维单元体稳定性预测模型进行耦合,建立了多级压气机气动扩稳数值模拟的预测模型,实现了对多级压气机喘振边界和扩稳效果的预测。应用发展的预测模型,对某三级轴流压气机在叶尖微射流作用下的喘振边界进行了预测分析,证明了本文预测模型的可靠性和有效性。预测结果表明,在压气机转子叶尖前缘的微射流,能够明显提高压气机的效率,并提高压气机级的稳定裕度。数值模拟结果同时揭示了多级压气机中不同级和不同位置扩稳对多级压气机喘振边界具有明显不同的影响,某型压气机第三级转子叶尖微射流扩稳设计能够有效提高压气机的稳定性。 展开更多

关键词 多级压气机 喘振边界 单元体模型 级特性 气动扩稳

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压气机盘腔径向引流减涡器研究综述 被引量：1

14

作者 罗翔 白阳 何建 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期427-437,共11页

径向引流减涡器通常位于航空发动机压气机盘腔中,通过抑制气流周向速度的发展从而降低空气系统引气过程中的压力损失,对于提升发动机效率有着十分重要的作用。本文对压气机盘腔径向引流减涡器的相关研究进行综述。研究表明:常用的减涡... 径向引流减涡器通常位于航空发动机压气机盘腔中,通过抑制气流周向速度的发展从而降低空气系统引气过程中的压力损失,对于提升发动机效率有着十分重要的作用。本文对压气机盘腔径向引流减涡器的相关研究进行综述。研究表明:常用的减涡器包括减涡管、去旋喷嘴、翅片和导流板等结构。其中,管式减涡器的研究和应用最多,其减阻效果较好,但存在着质量较大,且在高速旋转时易产生振动等问题;去旋喷嘴质量较轻,但也有着流量不稳定的现象;导流板同样有着安装和稳定上的问题。有学者尝试对减涡管和去旋喷嘴的结构进行改进,均取得了一定的优化效果。通过对现有研究的梳理可以发现:目前还缺乏描述总压损失的理论模型,熵分析可以作为新的入手点研究总压损失机理。近期研究表明总压损失主要出现在转折位置,这一点与静压损失有所不同,也为减涡器的改进优化提供了思路。 展开更多

关键词 压气机盘腔 径向引流 压力损失 减涡器

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叶片平均频率对失谐叶盘振动局部化影响分析 被引量：3

15

作者 张宏远 袁惠群 孙红运 《航空发动机》 北大核心 2019年第6期41-45,共5页

为了探求叶片平均频率对失谐叶盘振动响应的影响规律,采用有限元缩减模型分别对谐调叶盘和失谐叶盘进行振动响应分析,通过振动局部化因子对失谐叶盘振动局部化特性进行评估,获得了不同叶片平均频率和失谐标准差下叶盘系统的振幅和应变... 为了探求叶片平均频率对失谐叶盘振动响应的影响规律,采用有限元缩减模型分别对谐调叶盘和失谐叶盘进行振动响应分析,通过振动局部化因子对失谐叶盘振动局部化特性进行评估,获得了不同叶片平均频率和失谐标准差下叶盘系统的振幅和应变能分布,以及失谐叶盘振动局部化特性。结果表明:随着失谐标准差的增大,失谐叶盘振动幅值呈减小趋势,同时共振带变宽;在平均频率为1.0044时出现了严重的振动局部化现象,在失谐标准差为5%时,叶盘振动局部化程度较轻。 展开更多

关键词 失谐叶盘 振动局部化 模态综合法 平均频率 压气机 航空发动机

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某发动机高压压气机篦齿盘均压孔孔边裂纹故障分析 被引量：12

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作者 郑旭东 蔚夺魁 《航空发动机》 2013年第3期49-54,共6页

为确定某发动机高压压气机篦齿盘均压孔孔边裂纹故障原因,应用大型结构分析程序Ansys研究了装配紧度与篦齿盘振动特性的关系,选择合适的有限元分析模型。对不同装配紧度条件下的篦齿盘进行了振动频率、相对振动应力计算和行波共振分析,... 为确定某发动机高压压气机篦齿盘均压孔孔边裂纹故障原因,应用大型结构分析程序Ansys研究了装配紧度与篦齿盘振动特性的关系,选择合适的有限元分析模型。对不同装配紧度条件下的篦齿盘进行了振动频率、相对振动应力计算和行波共振分析,并与试验结果进行了对比。通过空气系统流路与结构特点分析,确定了影响篦齿盘振动的激振因素为低压涡轮轴孔、中介机匣支板和喷嘴。根据篦齿盘动力特性结合静强度计算结果分析认为故障产生的原因是由于均压孔孔边静应力水平较高,在振动应力叠加作用下产生高周疲劳破坏。并对后续使用提出了建议。 展开更多

关键词 篦齿盘 均压孔 裂纹 故障分析 高压压气机 航空发动机

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燃气涡轮发动机压气机轮盘拓扑优化设计方法 被引量：8

17

作者 林旭斌 黄生勤 洪杰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期830-837,共8页

为填补国内发动机设计体系初始阶段的不足,基于渐进结构法建立了一套适用于燃气发动机压气机转子轮盘的拓扑优化设计方法,充分考虑工程需求,对优化过程中可能出现的主结构断裂、封闭环腔结构问题,以及优化过程不可逆的缺陷,分别提出了... 为填补国内发动机设计体系初始阶段的不足,基于渐进结构法建立了一套适用于燃气发动机压气机转子轮盘的拓扑优化设计方法,充分考虑工程需求,对优化过程中可能出现的主结构断裂、封闭环腔结构问题,以及优化过程不可逆的缺陷,分别提出了限定全局与优化子步中可优化域、人为控制优化进程等应对措施。以轮缘径向位移协调为目标的算例表明,该方法有效提高了轮盘处内流道的保形效果,具有流程可行性与结果有效性,从而具备良好的工程实用性。 展开更多

关键词 燃气涡轮发动机 压气机轮盘 结构设计 渐进结构法 拓扑优化

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多级轴流压气机的可压缩失速模型 被引量：1

18

作者 胡骏 于再 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期528-533,共6页

发展了一个用于分析多级轴流压气机动态失速特性的多“激盘”可压缩模型。该模型采用二维非定常的可压缩Ｅｕｌｅｒ方程描述压气机上、下游管道以及各叶排之间轴向间隙内的流动，而采用“激盘”分别取代压气机的各个叶片排。利用该模型... 发展了一个用于分析多级轴流压气机动态失速特性的多“激盘”可压缩模型。该模型采用二维非定常的可压缩Ｅｕｌｅｒ方程描述压气机上、下游管道以及各叶排之间轴向间隙内的流动，而采用“激盘”分别取代压气机的各个叶片排。利用该模型重点分析了多级轴流压气机中二维小尺度旋转失速的起始特性以及动－静叶之间的相互影响。所得结果表明，该模型可有效地用于此类问题的分析。同时还对一台五级高速轴流压气机的失速特性进行了详细分析，有关计算和实验结果的比较表明。 展开更多

关键词 压缩机 多级 轴流 压气机 旋转失速 小尺度波

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涡旋压缩机涡旋盘数控加工研究

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作者 常家东 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 1998年第10期14-15,共2页

介绍了范成法加工涡旋压缩机涡旋盘的原理、范成法加工的技术要点及生产应用。

关键词 涡旋盘 范成法 涡旋压缩机 数控加工

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某型发动机压气机轮盘结构可靠性分析 被引量：3

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作者 滕志辉 白广忱 《航空发动机》 2006年第2期34-37,共4页

对某型发动机压气机第2级轮盘进行了结构可靠性分析。考虑了材料属性和载荷的随机性对结构安全的影响,对其进行了确定性分析;分别采用蒙特卡罗法和响应面法计算了轮盘结构可靠度,并对其随机性的影响因素进行了灵敏度分析。

关键词 航空发动机 压气机 轮盘 结构可靠性

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