飞机在起飞、着落时,进入发动机的空气含有的尘土、砂石、杂草和冰雪等异物颗粒,而这些异物颗粒进入发动机时,将有可能造成发动机故障,直接影响发动机的可靠性和使用寿命,并间接影响飞机的综合作战能力和飞行安全。本文结合国内外关于粒子碰撞的实验研究及数值计算分析方面的研究成果,借助现代先进的计算方法,针对不同碰撞环境因素的影响下,沙粒与平板碰撞的反弹特性问题,进行讨论和研究,旨在建立完善、可靠的碰撞模型及全面的反弹特性数据库,并取得了一些有用的结论,从而了解沙粒在风扇通道或粒子分离器中的碰撞特性,为指导发动机设计提供依据。首先将沙粒与壁面的碰撞简化为球状粒子与平板的碰撞过程。利用LS-Prepost前处理器建立几何模型、划分网格并设置计算参数。通过ANSYS Mechanical Launcher启动求解器进行碰撞仿真计算。利用LS-Prepost后处理器导出计算结果,并得到了初始条件对反弹特性的影响规律,基于能量分析法和牛顿定律对这些规律进行了分析。初始条件主要包括沙粒的入射速度、角度、密度、平板的材料和平移速度。反弹特性主要包括碰撞时间、沙粒的滑移距离、反弹速度和角度。平板材料分为金属材料和复合材料,两类材料研究思路相同但本构方程不同。其中金属材料有三种,分别为410Steeel、Ti-6Al-4V和2024Al,复合材料为国防工业用橡胶。金属材料为本文研究的重点。将整理后的计算结果导入到数据库,得到反弹特性数据库基础表,以及金属平板移动影响因子的子表。以VC++为平台编写程序,与数据库结合后利用插值法计算出指定初始条件下沙粒的反弹特性。通过实验测定了沙粒碰撞铝合金板和钛合金板时入射角度和反弹角度之间的关系,得到的实验结果与数值仿真的结果误差在合理范围内,从侧面说明了该数值仿真方法的可行性。