【摘 要】
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飞机辅助动力装置（简称APU）燃烧室作为APU最为重要的高温部件,由于长期处于恶劣的工作环境中,极易导致燃烧室在服役期间产生疲劳损伤问题,造成其使用安全性下降。因此通过对燃烧室进行损伤分析,获取部件的损伤区域,不仅有利于提高燃烧室检修效率,更可以为未来APU燃烧室的设计提供一定参考。本文通过理论分析、数值仿真以及结果验证比对的方法来分析燃烧室损伤区域。利用建模软件UG针对燃烧室建立等比例三维模型,
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飞机辅助动力装置（简称APU）燃烧室作为APU最为重要的高温部件,由于长期处于恶劣的工作环境中,极易导致燃烧室在服役期间产生疲劳损伤问题,造成其使用安全性下降。因此通过对燃烧室进行损伤分析,获取部件的损伤区域,不仅有利于提高燃烧室检修效率,更可以为未来APU燃烧室的设计提供一定参考。本文通过理论分析、数值仿真以及结果验证比对的方法来分析燃烧室损伤区域。利用建模软件UG针对燃烧室建立等比例三维模型,再将UG模型导入到仿真软件ANSYS WORKBENCH中,应用FLUENT模块进行流场计算,得到其温度、压力及流速数据。依据压力和温度数据,分别计算燃烧室所受到的气动压力和热应力,结果显示气动压力对燃烧室结构造成的损伤程度远远小于热应力造成的损伤。再通过对燃烧室进行“流-固”耦合损伤分析,发现燃烧室内环为主要承受载荷区域,最大等效应力达760.73MPa。这是由于内环冷却孔长期在冷热气体的冲击下,孔边缘区域温度梯度较大,从而导致较高热应力存在。进一步计算燃烧室结构的应变分布,发现应变最大位置与维修基地送修件实际开裂位置基本一致,由此可判断内环冷却孔位置为损伤区域。该有限元分析方法得到的结果基本符合APU燃烧室实际损伤数据。最后结合可靠性基本原理对已有的燃烧室检修数据进行可靠性疲劳寿命分析。基于Minitab对燃烧室随机选取的60组损伤数据进行统计分析,并通过Anderson-Darling法检验拟合精度,发现其寿命分布符合正态分布,使用极大似然法计算燃烧室寿命分布函数,计算获得燃烧室的中位寿命为4034小时。
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