浅析耦合声激励下燃烧室模型结构振动响应计算学位

论文导读：摘要6-7Abstract7-11第1章绪论11-191.1课题探讨背景和作用11-131.2课题探讨近况13-171.2.1燃烧室内部燃烧不稳定性探讨13-141.2.2燃烧室空腔声固耦合不足的探讨14-161.2.3燃烧室薄壁结构声疲劳不足的探讨16-171.3本论文的主要工作17-19第2章声、结构振动基本论述19-312.1三维有界流体声学响应浅析19-272.1.1
摘要：燃烧室是航空燃气涡轮发动机的主要部件之一。燃烧室的实际工作环境十分恶劣，不仅承受发动机工作时引起的机械载荷，而且还承受噪声载荷、温度载荷与气动力载荷。这些载荷的交变持续作用，容易造成燃烧室结构声疲劳和热疲劳破坏，严重影响到整个燃烧室的寿命，乃至整台发动机的寿命。由此，为了提升燃烧室的疲劳寿命，对其在声激励下的结构振动特性的探讨显得尤为重要。本论文运用有限元策略，利用计算流体力学软件Fluent和有限元软件Ansys，针对燃气涡轮发动机燃烧室实验装置结构段衬套部分的振动特性进行了浅析探讨。通过计算流体力学软件FLUENT模拟燃烧室内部温度分布和压力分布，运用ANSYS中耦合原理，将计算所得温度场和压力场作为结构浅析的已知条件，得到结构在热载荷和声载荷作用下所产生的应力与应变。在静力浅析基础上对结构进行有预应力的模态浅析，比较不同工况下结构固有频率的变化，得到结构的最大应力、最大应变和固有频率的变化走势与结构壁面温度变化走势一致。浅析衬套结构与声场的耦合机理，以及考虑耦合后对结构振动特性的影响，进一步浅析了衬套内部燃烧室声腔和外部冷却声腔对结构振动特性的影响。最后完成了声激励下的结构振动模态试验，对有限元计算结果进行了有效的验证。探讨表明有限元计算结果与试验结果比较相差不大，能够符合工程实际的要求。关键词：声激励论文结构振动论文有限元浅析论文声固耦合论文
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Abstract7-11
第1章 绪论11-19

1.1 课题探讨背景和作用11-13

1.2 课题探讨近况13-17

1.2.1 燃烧室内部燃烧不稳定性探讨13-14

1.2.2 燃烧室空腔声固耦合不足的探讨14-16

1.2.3 燃烧室薄壁结构声疲劳不足的探讨16-17

1.3 本论文的主要工作17-19

第2章 声、结构振动基本论述19-31

2.1 三维有界流体声学响应浅析19-27

2.

1.1 声源与声场21-23

2.

1.2 三个基本方程23-26

2.

1.3 声动方程26-27

2.2 薄壁结构振动响应的模态表示27-28

2.3 声固耦合的有限元耦合论述28-31

第3章 燃烧室内部声场特性浅析31-40

3.1 燃烧室热流固耦合论述浅析31-32

3.2 燃烧室内部流场浅析32-35

3.3 燃烧室结构振动浅析35-37

3.1 燃烧室结构静力浅析35-36

3.2 预应力下的燃烧室结构模态浅析36-37

3.4 进气速度对振动应力和模态的影响37-39

3.5 本章小结39-40

第4章 燃烧室薄壁结构的振动特性浅析40-56

4.1 燃烧室内部空腔声场对薄壁结构振动特性的影响40-45

4.

1.1 燃烧室薄壁结构的振动模态浅析40-42

4.

1.2 燃烧室薄壁结构的振动响应浅析42-45

4.2 燃烧室外部冷却腔声场对薄壁结构振动特性的影响45-50
4.

2.1 带冷却腔燃烧室薄壁结构的振动模态浅析45-47

4.

2.2 带冷却腔燃烧室模型薄壁结构的振动响应浅析47-50

4.3 两端封闭对薄壁结构振动特性的影响50-56
4.

3.1 两端封闭薄壁结构的振动模态浅析51-53

4.

3.2 两端封闭薄壁结构的振动响应浅析53-56

第5章 声激励下的结构振动模态浅析实验56-68

5.1 结构模态浅析试验论述探讨56

5.2 试验案例56-57

5.3 实验所需设备57-60

5.

3.1 激振器系统57-59

5.

3.2 测试系统59-60

5.

3.3 燃烧室模型内部衬套结构试验模型60

5.4 Spectral Testing 谱浅析模态60-68
5.

4.1 测试流程60-62

5.

4.2 实验测试62-63

5.

4.3 试验结果浅析63-67

5.

4.4 试验误差浅析67-68

结论68-71
参考文献71-74
致谢74-75
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文75