ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО образованию

--------------------------

Московский авиационный ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ техниЧеский университет)

Кафедра 203 курсовой проект

по дисциплине

«Численное моделирование и анализ характеристик конструкционной прочности и теплового состояния конструкций ВРД».

Выполнил: студент гр. 02-502 Кутаков М.Н.

Преподаватель: Матушкин А.А.

Москва, 2014

Оглавление

Задание 3

Введение 4

1. Исходные данные. 5

2. Схема проекта в Ansys Workbench. 8

3. Создание геометрической модели диска 8

4. Задание материала. 9

5. Двухмерный расчет. Создание конечно-элементной сетки 13

6. Двухмерный расчет. Тепловая задача. 15

8. Оптимизация геометрических параметров диска. 19

9. Трехмерный расчет напряженно-деформированного состояния диска. 22

9.1. Тепловой расчет. 24

9.2. Расчет напряженно-деформированного состояния. 28

Приложение 1 34

Список использованных источников 37

Задание

Постановка задачи.

• На основе исходных данных (п. 1.) построить расчетную модель диска в программном комплексе Ansys.

• Произвести оптимизацию геометрических параметров диска по критерию минимума массы и действующих напряжений.

• Произвести связанный расчет теплового и напряженно-деформированного состояния диска.

Введение

Диски компрессоров являются наиболее ответственными и определяющими элементами конструкций газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций дисков зависят надёжность, лёгкость конструкций.

Важнейшими требованиями к конструкции дисков являются минимальная масса и высокая их прочностная надёжность.

Диски находятся под воздействием:

• центробежных сил собственной массы и массы рабочих лопаток;

• газодинамических нагрузок от лопаток;

• сил давления газа на боковые поверхности;

• гироскопических моментов, возникающих при криволинейных эволюциях воздушного судна и при деформации вала;

• термических нагрузок при неравномерном нагреве по радиусу и толщине дисков;

• нагрузок, возникающих от нессиметрично расположенных относительно полотна диска лопаток и обода.

Диски турбин из-за высоких рабочих температур и неравномерности нагрева по условиям прочности должны иметь толстые стенки и массивные ступицы. Изготавливаются диски из высококачественных жаропрочных сплавов.

Ротора также являются ответственными деталями. Именно они являются основным источником шумов, что является отрицательными показателями качества двигателя. Поэтому затрачивается много усилий на то, чтобы свести вибрации и шум к минимуму.

1. Исходные данные.

Вариант № 9.

Рис. 1.1

Табл. 1.1

Размер	Значение, мм	Размер	Значение, мм	Размер	Значение, мм		Размер		Значение, мм
øa	142.5	øg	438.35	m	42.75		s		29.85
øb	203.57	h	2.71	n	25.11		Rr		8.14
øc	348.78	i	135.71	o	54.62		Rrr		4.07
ød	413.92	j	42.75	p	29.85		øt		19
øe	631.07	k	39.35	q	52.25		øu		379.32
øf	684	l	46.823	r	46.82		dq		461.42
						do		548.28

Частота вращения: 14736.84 об/мин.

Число лопаток: .

Температуры и коэффициенты теплоотдачи:

Рис. 1.2

Табл. 1.2

№ зоны	Температура воздуха T (0С)	Коэффициент конвективной теплоотдачи а ( W/m2K)
1	680
2	220	200
3	560	750
4	100	650
5	100	650
6	720	750

Параметры для оптимизации:

Øa; Øb; i; j.

Материал – Сплав XH62МВКЮ (ЭИ867) (см. Приложение 1).

2. Схема проекта в Ansys Workbench.

Схема проекта в Ansys Workbench решения поставленной задачи представлена на рис. 2.1.

1

2

3

4

5

6

7

Рис. 2.1. Схема проекта.

Проект состоит из следующих модулей: