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题目:面向强度分析的双层壁涡轮叶片参数化技术研究

关键词:冷却叶片,双层壁,参数化建模,强度分析

  摘要



先进航空发动机的发展导致涡轮前温度不断提高,致使了涡轮转子叶片的工作环境越来越恶劣,新型高效的复杂冷却结构成为涡轮叶片的发展趋势。为此,本文以双层壁涡轮冷却叶片为研究对象,开展面向强度分析的结构特征参数化设计技术研究,为先进航空发动机涡轮冷却叶片的结构设计提供支持。

本文通过对双层壁涡轮叶片结构分析,确定双层壁涡轮叶片的双层壁、扰流柱、气膜孔等典型特征及设计参数,在此基础上实现双层壁涡轮叶片典型结构特征的参数化建模。以通用设计软件UG为平台,通过C++语言进行程序编写,建立双层壁涡轮叶片参数化设计平台,实现叶身外形、内部冷却腔、隔板、扰流柱、气膜孔等典型特征的参数化建模,为涡轮叶片的强度分析提供快速修改结构参数的工具。

最后,选取基于晶体滑移理论的Walker本构模型,开展单晶双层壁涡轮冷却叶片的强度分析,确定涡轮冷却叶片的关键考核部位,根据建立的双层壁涡轮冷却叶片典型结构特征的参数化模型,研究了双层壁、扰流柱等结构设计参数对双层壁涡轮冷却叶片关键考核部位强度的影响规律。