Схема проекта в Ansys Workbench

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. 7

3. Создание геометрической модели диска. 7

4. Задание материала. 8

5. Двухмерный расчет. Создание конечно-элементной сетки. 12

6. Двухмерный расчет. Тепловая задача. 14

7. Двухмерный расчет напряженно-деформированного состояния диска. 15

8. Оптимизация геометрических параметров диска. 18

9. Трехмерный расчет напряженно-деформированного состояния диска. 21

9.1. Тепловой расчет. 23

9.2. Расчет напряженно-деформированного состояния. 27

Приложение 1. 33

Список использованных источников. 35

 

 

 

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.

 

 

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
øe	631.07	k	39.35	q	52.25	øu	379.32
øf		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)

 

 

Параметры для оптимизации:

 

Øa; Øb; i; j.

 

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

Схема проекта в Ansys Workbench.

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

Рис. 2.1. Схема проекта.

Проект состоит из следующих модулей:

1. Модуль Engineering Data. Задание параметров материала.

2. Модуль Geometry. Создание геометрической модели диска.

3. Модуль Steady-State Thermal. Двухмерный расчет теплового состояния диска.

4. Модуль Static Structural. Двухмерный расчет напряженно-деформированного состояния диска.

5. Модуль Goal Driven Optimization. Оптимизация геометрических параметров диска.

6. Модуль Steady-State Thermal. Трехмерный расчет теплового состояния диска.

7. Модуль Static Structural. Трехмерный расчет напряженно-деформированного состояния диска.